Гроза несет огромный разрушительный потенциал, обезопасить воздействия которого можно путем точных инженерных решений.С другой стороны, молниезащита зданий и сооружений, которая строится без учета расчетных параметров, не обеспечит своих функций и может стать непосредственной причиной аварийных ситуаций.
О разрушительных действиях молний
Видимой частью проявления молнии является прямой удар, который расщепляет вековые стволы деревьев, оплавляет металлические конструкции и является причиной возгорания.
Невидимые, но не менее опасные вторичные проявления молнии, такие как наведенные токи и появление высокого потенциала, визуально не проявляется, но не становятся менее опасными, поскольку разрушения, вызванные этими факторами, носят массовый характер.
Токи, вызванные грозовыми электромагнитными полями, являются причиной выхода со строя различных электроприборов. Наведенные токи и занос высокого потенциала, вызывают искрение, особо опасное в помещениях с взрывоопасной концентрацией взрывчатых веществ. При наличии дорогостоящего электрооборудования, ущерб от молнии будет значительным.
Некоторые критерии расчета защиты
1) Годовой показатель ожидаемого количества поражений молнией. Рассчитывается по эмпирической формуле, в которой задаются геометрические параметры защищаемого объекта и статистические данные среднегодового числа ударов молнии на площади в 1 кв. км.
2) Уровень молниезащиты зданий и сооружений определяется нормативными документами. Защитой от прямых попаданий и появления высоких потенциалов оборудуются строения I, II и III категорий.
3) Надежность защиты. Регламентируется нормами инструкций не менее 99,5% для зоны А и 95% для зоны Б.
Вывод
Расчет молниезащиты зданий и сооружений различного назначения, независимо от сложности объекта и характера производства, выполняется в соответствие с нормативными документами.
Применение расчетных методов позволит с большой степенью вероятности обезопасить строения от природных катаклизмов.
Разрабатывается как на стадии проектной так и рабочей документации.
Нормативные документы по проектированию молниезащиты:
- РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.
Ответы на вопросы по молниезащите зданий и сооружений
В многоквартирном здании из монолитного железобетона высотой 92 метра в качестве контура заземления использован естественный заземлитель – проваренная арматура фундамента. Как спуски использована арматура монолитного железобетона, проваренная на всем протяжении, соединенная горизонтальными эквипотенциальными поясами через 20 метров. Обязательны ли внешние молниеприемные пояса на фасаде здания (облицован гранитом)? Возможна ли установка активного молниеприемника, который будет использовать выполненную систему молниеотводов (спусков)?
В случае использования арматуры железобетонных конструкций здания в качестве токоотводов при соединении горизонтальных и вертикальных элементов арматуры сваркой, как указано в приведенном примере, дополнительное выполнение наружных токоотводов, в т.ч. горизонтальных соединительных поясов, не требуется (см. «Инструкцию по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО-153-34.21.122-2003), п. 3.2.2.5, последний абзац. – М.: Издательство МЭИ, 2004 г.).
Если внешний молниеприемник является готовым заводским изделием, его установка и присоединение к системе токоотводов выполняются в соответствии с инструкцией изготовителя молниеприемника. При этом проектом каркаса здания, используемого в качестве системы токоотводов, должны быть предусмотрены необходимые присоединительные выпуски и устройства.
Если внешний молниеприемник должен быть изготовлен и установлен в соответствии с проектной документацией на молниезащиту объекта, его конструкция, крепление и соединения должны соответствовать п. 3.2.4 Инструкции СО-153-34.21.122-2003 и п. 3 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87).
В здании высотой 7 м стоят дизель-генераторы; крыша двухскатная из шифера, по коньку крыши проложен неизолированный провод. Выхлопная труба от дизелей имеет высоту 1 м над крышей. Требуется ли для такого сооружения выполнять молниезащиту (однотросовую или стержневую)?
Защита вращающихся машин от грозовых перенапряжений является обязательной. Она выполняется на основе положений либо «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003), либо «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87). Использование провода, проложенного по коньку крыши, в качестве молниеприемника не является достаточным, так как высшая точка молниеприемника (и тросового, и стержневого) должна находиться выше выхлопной трубы дизелей, чтобы защитить выхлопную трубу от прямого поражения молнией.
Вблизи выводов обмотки генератора или на сборных шинах следует устанавливать аппараты защиты от перенапряжений: нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), вентильные разрядники, защитные емкости.
В настоящее время на нашем предприятии питание прожекторов, установленных на металлических мачтах, предназначенных для наружного освещения территории, выполнено кабельными линиями на тросовой подвеске от вводов осветительных сетей в здание. Прожекторные мачты оснащены молниеотводами. Законно ли требование инспектора Ростехнадзора выполнить питание прожекторов кабелем с заземленной металлической оболочкой или в металлической трубе, проложенным в земле на протяжении не менее 10 м, в целях защиты питающей линии от грозовых перенапряжений (он ссылается на п. 6.3.19 ПУЭ 6-го изд.)?
Если прожекторная мачта и линии электроснабжения прожекторов входят в зону защиты отдельно стоящего(щих) молниеотвода(дов), то дополнительные меры по их молниезащите не требуются. Если молниеприемник установлен на прожекторной мачте, то электропроводку к ней рекомендуется выполнять в соответствии с указаниями п. 4.2.141 ПУЭ 7-го изд. (ПУЭ 6-го изд. на вновь сооружаемые и реконструируемые электроустановки не распространяется).
При проектировании молниезащиты зданий обязательно ли следовать указаниям Инструкции СО 153-34.21.122-2003 (указания по расчету молниезащиты очень запутанные)? По какому документу классифицируется надежность защиты объекта и имеются ли разъяснения к инструкции?
К сожалению, в новой редакции «Инструкции по защите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» отсутствуют дополнительные пояснения и рекомендации, что в существенной степени затрудняет её использование при конкретном проектировании устройств молниезащиты. Не выделены финансовые средства для разработки справочного пособия (рекомендаций) для облегчения пользования новой редакцией Инструкции. Нет и документа, устанавливающего необходимый уровень надежности защиты от прямых ударов молнии для указанных в Инструкции проектируемых объектов.
Поэтому задачей проектной организации при кон- кретном проектировании объекта является определение необходимой надежности молниезащиты, исходя из технико-экономических соображений с учетом возможного ущерба при поражении объекта молнией.
Еще раз обращаем внимание организаций на то, что в соответствии с Федеральным законом № 184 «О техническом регулировании» ведомства вправе утверждать только документы рекомендательного характера, за исключением перечисленных в статье 5 упомянутого закона. Инструкция по молниезащите под действие этой статьи не подпадает. Приказ Минэнерго России от 30.06.2003 № 280 об утверждении «Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» не содержит указания об отмене предыдущей редакции. Поэтому проектные организации вправе выполнять молниезащиту на основании положений предыдущей редакции Инструкции до подготовки и утверждения соответствующего технического регламента.
В связи с распространением различных видов радиосвязи, к нам, энергоснабжающей организации, часто обращаются за разрешением на установку различной аппаратуры на наших молниеотводах. В ПУЭ 6-го изд. по этому поводу есть лишь п. 4.2.143. Распространяется ли этот пункт на кабели, питающие аппаратуру связи и отходящие от них? Какие еще требования предъявляются к оборудованию, устанавливаемому на молниеотводах?
Правила устройства электроустановок не предусматривают возможность установки какой-либо аппаратуры на молниеотводах. Пункт 4.2.141 ПУЭ 7-го изд. рассматривает случай использования в качестве молниеотвода прожекторной мачты, который изначально предполагает необходимость подвода линии электропередачи для электроснабжения устройств освещения.
Установка каких-либо устройств на молниеотводах нормативно-техническими документами не запрещена. Однако следует учитывать высокую вероятность появления импульсного потенциала на молниеотводах при протекании по ним токов молнии и соответственно высокую вероятность повреждения аппаратуры, установленной на молниеотводе.
Госэнергонадзор Министерства энергетики России не рекомендует установку аппаратуры (в том числе радиосвязи) сторонних организаций на молниеотводах энергоснабжающих организаций. В случае такой установки защита от воздействий грозовых перенапряжений должна выполняться с учетом положений «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003) или «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34 21.122-87).
В каких документах указаны нормы на сопротивление заземлителей для грозозащиты зданий и сооружений?
В настоящее время руководящими документами по грозозащите являются «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», утвержденная приказом Минэнерго России от 30.06.2003 № 280, и «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87). Этими документами не предусматривается непосредственное нормирование значений сопротивлений заземлителей.
Основное назначение заземлителей – ограничение грозовых (импульсных) напряжений на металлических конструкциях и на оборудовании. На стадии проектирования нет возможности предсказать значения токов молнии и, следовательно, значения импульсных перенапряжений.
Поэтому упомянутые Инструкции не устанавливают значения сопротивлений заземлителей. Инструкцией РД 34.21.122-87 рекомендовался выбор конкретных конструкций заземлителей, исходя из возможных значений токов молнии в диапазоне от 5 до 100 кА.
В то же время в главах 2.4 (пп. 2.4.36, 2.4.41), 2.5 (п. 2.5.129), 4.2 (пп. 4.2.136, 4.2.138, 4.2.143, 4.2.156, 4.2.162, 4.2.165) ПУЭ 7-го изд. приведены конкретные значения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи и распределительных устройств.
Можно ли использовать профилированный стальной лист кровли 3-этажного административного здания в качестве молниеприемника при условии непрерывной электрической связи между листами и не устраивать молниеприемную сетку?
Можно. «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО-153-34.21.122-2003, п.3.2.1.2) предусматривает использование металлических кровель защищаемых объектов в качестве естественных молниеприемников при одновременном соблюдении следующих условий:
- электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;
- толщина металла кровли составляет не менее 4 мм для железа, 5 мм для меди и 7 мм для алюминия, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога, и не менее 0,5 мм, если кровлю не обязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;
- кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом слой антикоррозионной краски, или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;
- неметаллические покрытия на/под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта.
«Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87, пп. 2.11, 2.25), действие которой не отменено, также предусматривает на зданиях и сооружениях с металлической кровлей использование кровли в качестве молниеприемника. Все выступающие над кровлей неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли. Должны быть соблюдены также требования пп. 2.6, 2.12, 2.13.
Возможно ли для вновь проектируемых (реконструируемых) жилых зданий не делать внешнюю молниезащитную систему? «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», утвержденная приказом Минэнерго, точного ответа не дает. Вопрос касается не высоких зданий и не зданий «в чистом поле». Хотя и для высотных зданий непонятен принцип устройства молниеприемника (если кровля не металлическая и не выступает за пределы дома). Может быть, существуют какие-то разъяснения?
Молниезащита от прямых ударов молнии и от ее вторичных воздействий для жилых зданий в современных условиях, когда эти здания насыщены достаточно дорогой электронной техникой, должна выполняться, как правило, во всех случаях. Уровень (надежность) защиты определяется экономическими соображениями. Для небольших зданий может быть принят IV уровень защиты, для высотных зданий может оказаться целесообразным (выгодным) и I уровень. Способ защиты – специально установленные молниеприемники, конструктивные элементы здания или их сочетание – определяется проектной организацией. Отсутствие молниезащиты даже небольших зданий желательно обосновывать, например, низкой грозовой деятельностью в отдельных регионах.
К сожалению, в настоящее время отсутствуют публикации, подробно разъясняющие положения данной Инструкции, на их подготовку необходимы определенное время и средства. За консультациями по содержанию Инструкции рекомендуется обращаться к ее составителям: ОАО «ЭНИН им. Кржижановского», ООО «ЭЛНАП».
Согласно пункту 4.2.172 ПУЭ, необходимо выполнить защиту от самопроизвольного смещения нейтрали путем установки в цепь открытого треугольника трансформатора напряжения резистора величиной 25 Ом, рассчитанного на ток 4 А. Есть ли необходимость в такой защите при использовании комплектного токопровода от генератора до повышающего трансформатора, а также при использовании комплектного генераторного элегазового распределительного устройства с разрядниками с нелинейной характеристикой и дополнительными конденсаторами между фазами и землей? Проблема существует из-за невозможности вывести нейтральные точки высоковольтных обмоток трансформатора напряжения за пределы кожуха распределительного устройства для установки трансформатора тока в нейтраль трансформатора напряжения для сигнализации и автоматического включения резистора в цепи открытого треугольника трансформатора напряжения (см. «Инструкцию по проверке транс-форматоров напряжения и их вторичных цепей». М.: СоюзТехЭнерго, 1979).
Сопротивление 25 Ом должно подключаться к выводам обмоток, соединенных в открытый треугольник, и может быть установлено вне оболочки экранированного токопровода. Установка трансформатора тока в нейтрали высоковольтных обмоток трансформатора напряжения не требуется.
Выполнение защиты от самопроизвольных смещений нейтрали в сетях с изолированной нейтралью требуется при соотношении 1,0–3,0 А емкостного тока замыкания на землю на один комплект трансформа- торов напряжения.
При установке трансформаторов напряжения типа НАМИ (антирезонансных) выполнение защиты от самопроизвольных смещений нейтрали не требуется.
В последнее время контролирующие органы стали требовать выполнения молниезащиты при проектировании жилых домов до 6 этажей. В РД 34.21.122-87 нет четких указаний на принадлежность данных объектов даже к третьей категории. Правомочны ли подобные требования и какой нормативной литературой пользоваться для проектирования молниезащиты?
Действующие в России нормы в области молниезащиты не содержат жестких указаний об обязательности защиты от поражений зданий молниями. Поэтому уровень надежности защиты здания от поражений, при отсутствии соответствующих указаний, определяется проектной организацией. В отношении жилых домов Инструкция СО 153-34.21.122-2003 предусматривает выполнение защиты с одним из четырех предлагаемых уровней надежности защиты от прямых ударов молнии. Учитывая насыщенность современных жилых зданий, даже небольших, сложной бытовой техникой, необходимость выполнения молниезащиты и уровень надежности защиты определяются прежде всего возможным ущербом при поражении здания молнией.
С учетом опасности последствий поражения молнией зданий: поражение людей; разрушение строительных конструкций; возникновение пожаров; повреждения, сбои в работе электронных приборов и потеря данных в системах информационных технологий – требование надзорных органов в отношении обязательности выполнения молниезащиты, как правило, представляется обоснованным.
При проектировании молниезащитных устройств допускается использование любой из двух редакций: «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) или «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003).
В качестве заземляющего контура котельной используется электрод (сталь круглая с медным покрытием), забитый в грунт на глубину 12 м. Рядом с котельной на расстоянии 3 м установлена дымоходная труба (h = 22 м), на которой смонтирован молниеприемник. Возможно ли использование данного электрода в качестве общего контура для заземления котельной и молниеприемника или для молниеприемника следует смонтировать свой контур?
Ответ имеется в п. 3.2.3.1 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Заземляющие электроды заземлителя электроустановки котельной должны являться и составной частью заземлителя системы молниезащиты.
Возможно ли прохождение токоотводов по шахте лифта (молниезащита) жилого дома?
В лифтовых шахтах не должны прокладываться какие-либо коммуникации, не относящиеся к обеспечению работы лифтов. Рекомендации по выполнению токоотводов молниеприемников приведены в п. 3.2.2 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003).
Безопасность здания - одна из главных характеристик, определяющих степень готовности объекта к сдаче в эксплуатацию. Одни из ключевых параметров электробезопасности при строительстве дома на сваях - правильно организованное заземление на свайный фундамент. Большинство специалистов рекомендуют при создании заземления применять в качестве проводника винтовые сваи.
Винтовое свайное основание и его заземление
Многие люди задаются вопросом: подходит ли свайный фундамент на винтовых сваях для организации надежного заземления? С одной стороны, глубокое расположение свайного фундамента - обстоятельство, указывающее в пользу создания надежной заземлительной системы.
Однако следует иметь в виду, что сваи до установки их в грунт зачастую обрабатывают лакокрасочными материалами, содержащими полиуретановые смолы. Особенность этих красок в том, что они - отличные диэлектрики. Хотя такие поверхности отличаются повышенной устойчивостью к коррозии (что продлевает срок эксплуатации металла), их нельзя использовать в заземлительном контуре.
Таким образом, заземление свайного фундамента на винтовых сваях - допустимый вариант только при отсутствии диэлектрических покрытий. Для защиты свай от коррозии нужны специальные токопроводящие краски или оцинкованное покрытие.
Обратите внимание! Некоторые строительные компании, желая сэкономить, используют для покраски свай дешевые виды лакокрасочных материалов. В результате покрытие обсыпается уже на этапе ввинчивания опоры в грунт.
Преимущества и недостатки винтовых опор
Винтовые сваи характеризуется целым рядом очевидных преимуществ:
- Нет нужды в масштабных земляных работах, так как сваи устанавливаются путем ввинчивания в грунт.
- Уменьшаются финансовые затраты на возведение объекта.
- Основание обладает достаточной прочностью.
- Продлеваются сроки эксплуатации свай, что обусловлено достаточной толщиной их стенок.
- Упрощается монтаж заземлительного контура.
- Качественное заземление обеспечивается благодаря обширным металлическим поверхностям.
В то же время имеются у винтовых опор и недостатки:
- Сварные швы - не лучшее решение для создания соединений при обустройстве заземления. Такие участки коррозируют прежде всего.
- Срок службы винтовых свай существенно сокращается, если поблизости присутствуют источники утечки тока в грунт - заземленная электроподстанция, железная дорога или сотовые передатчики.
Оцинкованные винтовые опоры
Для создания заземления на свайном фундаменте многие специалисты рекомендуют применять оцинкованные опоры. Производство защитных покрытий предполагает обработку базового металла по одной из двух возможных технологий:
- Холодная оцинковка поверхности. Антикоррозионный слой создается за счет нанесения цинкосодержащих лакокрасочных материалов.
- Горячая оцинковка. Метод состоит в нанесении на основу расплавленного цинка. Технология доступна к применению только в заводских условиях.
Винтовые опоры с покрытием, выполненным холодным способом, подходят по показателям электропроводимости, но совершенно неустойчивы к износу. Антикоррозионное покрытие быстро разрушается, часто еще при установке свай, так как происходит сильное трение поверхности опоры о грунт. Это обстоятельство делает такие покрытия нежелательным выбором для создания заземлительной системы.
У винтовых свай, обработанных по горячей технологии, недостаток, связанный с низкой износостойкостью, отсутствует. Антикоррозионный слой на таких опорах имеется как на внешних сторонах конструкции, так и на внутренних. Особенность горячей оцинковки такова, что покрытие обладает способностью к самовосстановлению на молекулярном уровне при небольших повреждениях. Единственный существенный недостаток горячей оцинковки - высокая стоимость работ, что резко сокращает круг возможных потребителей, особенно в частном строительстве.
Установка свайного основания с заземлением
Заземлительный контур для здания выполняется в виде замкнутой системы, по форме чаще всего как равносторонний треугольник. По вершинам углов располагают винтовые опоры, задействованные в качестве электродов (заземлительных устройств). Сваи вкручивают так, чтобы они находились ниже уровня промерзания грунта. Точная величина заглубления устанавливается, исходя из нормативов, принятых для того или иного региона. До начала работ производится проба грунта.
Промышленность выпускает определенные типоразмеры винтовых опор. Для заземления частного дома в наибольшей степени подходят сваи диаметром 57 миллиметров и длиной от 2 до 2,5 метра. Такие опоры применимы к условиям большей части регионов с умеренным климатом.
Работы выполняются в таком порядке:
- Для создания системы заземления подбирают площадку, удаленную от фундамента здания по крайней мере на 1 метр.
- Проводят разметку участка под дальнейшую установку винтовых свай. Дистанция между отмеченными точками должна быть равна длине опоры или превышать этот показатель.
- Намеченные точки на вершинах треугольника объединяют траншеей, выкопанной по периметру геометрической фигуры. Рекомендуемая глубина траншеи - не менее 50 сантиметров.
- По вершинам углов завинчивают опоры.
- После выполнения соединений (сваркой или, что более предпочтительно, болтами) конструкция превращается в замкнутый контур. В качестве соединителей используют какие-либо металлические изделия (лента, трубы и т. п.). Толщина металлической ленты не должна быть меньше 4 миллиметров. Соединения обрабатывают антикоррозийным составом.
- От одного из углов контура заземления копают еще одну траншею, направленную к распредщиту. В траншею кладут соединительный проводник.
- Проводник скрепляют гайкой с заранее приваренным к обвязочному контуру болтом. Оставшийся конец проводника стыкуют с главной шиной заземления распредщита.
Для уменьшения сопротивления заземлителя рекомендуется соединить его с естественными заземляющими предметами.
К числу таковых относят:
- находящиеся в земле водопроводы и другие металлические трубные коммуникации (за исключением труб с горючими составами);
- железобетонные и металлические конструкции зданий, находящиеся в прямом контакте с почвой;
- обсадные трубы скважин.
Важно! До начала работ по установке заземления необходимо изучить ПУЭ (правила устройства электроустановок).
Проверка системы заземления
Когда монтаж закончен, нужно протестировать сопротивление контура заземления. В соответствии с правилами устройства электроустановок показатель сопротивления для электросети с напряжением 220 Вольт не должен превышать 30 Ом.
Замеры осуществляют в сухую погоду (в такие периоды наблюдается наибольшее сопротивление грунта). Если результаты измерений в пределах нормы, траншею с заземлительным контуром засыпают землей, после чего заземление готово к эксплуатации.
Прежде чем приступать к заземлению свайного фундамента, необходимо провести консультацию со специалистами по энергоснабжению, обслуживающими участок, на котором расположен фундамент. Мастера дадут рекомендации относительно правильного составления расчетов и подбора материалов, предоставят технические регламенты.
ОБО БЕТТЕРМАНН: ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Сергей Соловьев , технический специалист ООО «ОБО Беттерманн»
Заземление является неотъемлимым элементом внешней системы молниезащиты строения. Заземлитель отводит ток молнии в грунт, что позволяет снизить перенапряжения в сети. Заземлитель, установленный в бетонном фундаменте здания, – один из возможных видов такого устройства.
Требования к фундаментным заземлителям, их конфигурации и исполнению изложены в Инструкции по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87.
Эти устройства должны соответствовать отраслевым нормам, действующим в российской электроэнергетике, и требованиям ПУЭ.
При этом необходимо учитывать, что фундаменты полностью тепло- и/или гидроизолированные не могут служить заземлителями. Если фундаменты изолированы по принципу «черной ванны» (многослойной конструкции с применением битума) или с помощью других подобных технологий, то необходимо устраивать дополнительное заземление в грунте.
ОБО Беттерманн – признанный лидер в производстве компонентов для систем заземления с повышенной стойкостью к коррозии. Выпускаемая компанией гамма элементов и конструкций позволяет создать эффективный заземлитель для строений с различными типами фундаментов.
УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Фундаментный заземлитель должен быть выполнен как
замкнутый контур и проложен в фундаментах наружных стен
под самым нижним изоляционным слоем (под гидрозамком).
Это же относится и к сооружениям, которые строятся с использованием фундаментных плит.
В фундаментах из армированного бетона заземлитель
должен быть проложен по самому нижнему ряду арматуры
(рис. 1).
В крупногабаритных зданиях нужно выполнять поперечные связи, чтобы внутри контура заземления были ячейки
размером 20 - 20 м (уменьшение размера ячеек увеличивает
эффективность заземляющего устройства).
Для защиты от коррозии и механического воздействия
фундаментный заземлитель необходимо со всех сторон плотно
обмуровать слоем бетона толщиной не менее 5 см. Его можно
также укладывать непосредственно в траншею, зафиксировав
перед бетонированием на дистанционных опорах.
Заземлитель выполняется из оцинкованной полосовой
стали сечением минимум 30 . 3,5 мм (толщина цинкового
покрытия – 70 мк) или из оцинкованной круглой стали
диаметром минимум 10 мм (толщина покрытия – 50 мк).
Особую важность имеет цинковое покрытие выпусков из
бетона, например лепестковых контактов для уравнивания
потенциалов.
Соединение фрагментов полосовой стали между собой
или с фрагментами круглой стали допускается только в теле
бетона. Но даже здесь, как показывает практика, нужна
особая тщательность, иначе еще до бетонирования стыки
начинают расходиться. Если требуются дополнительные
соединения в грунте вне фундамента, то они должны быть не
только качественно выполнены вручную с помощью клемм,
винтовых связей или сварки, но и надежно изолированы.
Проектирование фундаментного заземлителя, который
будет одновременно служить как заземлитель молниеотвода, должно начинаться на ранней стадии работы над
проектом, чтобы учесть все необходимые детали – стыки
и точки заземления – и спланировать их выполнение при
организации работ (рис. 2).
В сооружениях из сборных элементов устройство фундаментного заземлителя, соединения и возможные изменения в процессе работ также должны быть предусмотрены
заранее.
Точками заземления являются прочно заделанные в
бетон или в кладку точки подключения, которые связаны
фундаментным заземлением (рис. 3) и могут быть задействованы в нужный момент. В промышленных зданиях
целесообразно оборудовать точкой заземления каждую
колонну на всех этажах.
ЗАЗЕМЛЕНИЕ В ФУНДАМЕНТАХ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ПЕРИМЕТРОМ
Теплообмен здания с внешней средой ограничивается
благодаря изоляции периметра, т.е. изоляции стен и
фундаментов, соприкасающихся с грунтом. Удельное сопротивление изоляционных плит периметра значительно
выше, чем бетона, поэтому теплоизоляция функционирует
одновременно как электроизоляция.
Если заземлитель проложен в ленточном фундаменте,
внешняя поверхность которого обмурована теплоизоляцией, то следует рассчитывать на высокое сопротивление
растекания.
Если, кроме того, изолирована и фундаментная плита,
то нужно прояснить, требуются ли дополнительные мероприятия, например устройство глубинного заземлителя.
Если изолирован весь фундамент, то, как и в случае с
гидроизоляцией фундамента по технологии «черной ванны», он не может служить заземлителем. В такой ситуации
возникает необходимость устройства заземления под
изоляцией. Этот заземлитель должен иметь ту же ширину
ячеек, что и фундаментный заземлитель. В самом фундаменте постройки нужно тоже проложить заземлитель,
который будет служить для уравнивания потенциалов.
Заземлители молниезащиты также должны быть
включены в систему уравнивания потенциалов. Такое
решение автоматически делает систему заземления
молниезащиты частью функционального заземления
электрооборудования здания.
Функциональная пригодность заземляющих проводников и заземлителей, размещаемых в грунте, в значительной мере зависит от выбора материала и соединительных
клемм. Обычно для реализации таких систем применяется
нержавеющая сталь или сталь горячей оцинковки.
В том-то и дело, что фундамент-частично монолит, частично-"подушка"-плиты фундаментные.
Я думаю, что, в принципе, каждый отдельный монолит фундамента, (или подушку) можно считать за отдельный заземляющий электрод, и т.к. они у меня соединены, но не в земле, а на монолитном поясе перекрытия, выступающего из земли, то все же это будет единая система???
Повидимому, в качестве арматуры используется качественная сталь марки А500, которая (в отличие от стали А300) не может подвергаться термообработке, ослабляющей её. Поэтому вместо привычной ранее сварки используется вязка мягкой проволокой. Однако такое соединение не обеспечивает электрического контакта, тем более способного пропускать токи молнии в десятки килоампер. В силу изложенных обстоятельств в мире получила распространение следующая практика превращения железобетонного фундамента в эффективный, долговременный и недорогой заземлитель.
Перед заливкой бетоном ЭЛЕКТРИКИ (монолитчики этого не сумеют) прокладывают в сплетениях арматуры плоский провод 30х3,5 мм из горячеоцинкованной стали следующим образом:
- по периметру фундаментной плиты (или ростверка);
- в форме сетки с ячейками не более, чем 20х20 м;
- в местах взаимного пересечения этих проводов устанавливаются 4-болтовые соединители;
- к каждому из этих проводов, с шагом 5 м, с помощью болтовых соединителей присоединяется БЛИЖАЙШИЙ прут арматуры железобетона;
- от проложенной в будущем бетонном монолите сетки плоских проводников делаются выпуски и (или) закладные детали для ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ присоединений.
На тех участках, где укладывается сборный монолит, перед установкой плит, прокладывается (скорее соединительный, чем заземляющий) плоский провод (см. выше).
Арматуру свай лучше всего присоединять к этой системе в процессе вывязывания арматуры ростверка теми же болтовыми соединителями. Сваи являются наиболее эффективными элементами такого заземлителя, будучи погруженными в глубинные слои грунта, менее подверженные сезонными изменениям влажности.
В нормативах имеются расплывчатые указания о количестве "сварных (надёжных, долговечных) соединений". К тому же сваркой, которой, как мы видели, не будет. Отсутствие вышеописанных проверенных соединений, установленных специалистами-электриками, которые знают, что такое надёжные провода и контакты, могут привести к разрушению несущих железобетонных конструкций при протекании токов молнии.
Наличие закладных деталей даёт возможность присоединить любые внешние искусственные дополнительные заземляющие системы если (паче чаяния), в результате измерений, окажется, что сопротивление не удовлетворяет техзаданию.
Особенно впечатлит сравнение стоимости устройства искусственного заземлителя С ТАКИМ ЖЕ СОПРОТИВЛЕНИЕМ РАСТЕКАНИЯ, как у фундаментного.
(продолжение)
Устройство опалубки плитного фундамента
Для устройства опалубки фундаментной плиты необходимо применять строительные доски, прочно закрепленные в грунте. Опалубочные доски (как вариант деревянный брус для ленточного фундамента) нужно устанавливать таким образом, чтобы они в дальнейшем служили нам мерой высоты и свежеуложенный бетон растеался ровным слоем. Для этого нам будет необходимо иметь всегда под рукой нивелир или шланговый водяной уровень.
Как работать с нивелиром вы уже знаете. Работа со шланговым уровнем также не вызовет у вас особых затруднений. Для начала необходимо заполнить шланг водой (следите за тем чтобы в нем не было пузырьков воздуха). Для этого поднимаем оба конца шлангового уровня как можно выше и начинаем с одного конца заливать воду. Концы уровня необходимо держать ровно. В этих точках поверхность воды будет на одинаковой высоте. Так как водяные шланговые уровни продают длиной от 5 до 20 метров, то с их помощью можно получить надежные высотные отметки на больших расстояниях. В процессе установки опалубки обязательно по окончании этапа работ проводите измерения с помощью правила или шлангового уровня.
Экономия! Доски, используемые при выставлении опалубки по окончанию бетонных работ, можно использовать повторно на устройства, например, строительных лесов, так что вы можете сэкономить свои денежные средства.
Как только опалубка будет выставлена, необходимо рассчитать рабочий объем котлована. Имейте ввиду, если вы запланировали вход в подвал снаружи, то необходимо опалубку в этом месте выставлять сразу (под площадку и лестницу в подвал).
Если вы устраиваете толстую фундаментную плиту, то скорей всего потребуется рыть яму, но тут все зависит от проектной документации вашего дома. Очень внимательно ознакомьтесь с описанием и параметрами застройки.
Теперь, когда опалубка готова, необходимо позаботиться о гидроизоляции фундамента дома. Вначале необходимо разложить на очищенной подошве котлована гидроизоляционную пленку, для этого вполне может подойти "тисненое" полотно.
Затем в соответствии со статическим расчетом должна монтироваться стальная арматура. Если у вас на участке строительства грунт с высокой несущей способностью, то для связи с ленточным фундаментом необходимо только "конструктивное" армирование. Конструктивное армирование представляет собой слой стальной решетки в верхней трети тонкой плиты. Если решетка прогнута и не отвечает необходимым условиям, то ее необходимо выравнить с помощью обвязочной проволоки. Если же грунт у вас слабый или дом дает слишком большую нагрузку, то конечно же в этих случаях не обойтись без укрепления фундамента арматурным каркасом или стальными стержнями. Если вы устраиваете ленточный железобетонный (армированный) фундамент, то в этом случае на дно котлована (по аналогии с плитным фундаментом) также укладывается защитная пленка или заливается тонкий слой бетона.
Армирование фундаментной плиты
Если вы выбрали в качестве фундамента вашего дома толстую фундаментную плиту, то при армировании ее вам необходимо, как правило, только разместить стальную решетку в нижней и верхней части плиты. На начальном этапе на пленке из специального материала устанавливаются плоские распорки: это либо рельсы, либо специальные кольца из искусственного материала.
Важно! Высота этих опор для собираемого нами арматурного каркаса должна быть такова, чтобы позднее, когда мы начнем бетонировать фундамент, арматура погрузилась в бетон как минимум на 1 см., чтобы создавался так называемый защитный слой. Не укладывайте ваши арматурные решетки на грунт - это неправильно.
На нижних распорках размещается первый слой стальных решеток. Перед тем как начать работы по армированию второго слоя стальных решеток, лучше всего установить арматурный каркас по краю плиты. Далее необходимо установить специальные распорки для верхнего ряда стальных решеток. Распорки изготавливаются разной высоты, и с их помощью мы фиксируем промежуток между верхним и нижним слоями арматурного каркаса.
Чтобы обеспечить стабильность положения каркаса распорки необходимо устанавливать в виде непрерывных дорожек. Расстояние между дорожками составляет как правило один метр. Проводите все работы максимально качественно, так как не стоит забывать, что во время бетонных работ вам придется перемещаться по поверхности из переплетенного металла. Арматурный каркас будет полностью готов, когда верхняя поверхность стальной арматуры будет прочно связана обвязочной проволокой с нижней. Важно помнить: после того как плита будет залита, на поверхности фундамента не должно быть видно ни кусочки металла (расстояние от верхнего ряда арматурного каркаса до поверхности плиты должно быть не менее 2 см. бетонного слоя).
Заземление фундамента
Перед началом бетонных работ, очень часто возникает необходимость проведения мероприятий по заземлению фундамента. Заземление фундамента - это замкнутое кольцо из оцинкованной стальной ленты, которое встраивается в стальную арматуру на краю фундаментной плиты, либо у основания внешней стороны фундамента. Присоединительные шины выводятся и высоко загибаются на тех углах, где планируется устройство металлических труб дождевого желоба и подключение громоотвода. Также и в помещении, запланированном для подключения электричества к дому, из фундаментной плиты необходимо вывести такую же шину заземления. Позднее через нее будут заземлены все металлические части внутри дома (водопровод, ванная), а также электропроводка.
