Расчет заземлителя для молниезащиты

87ico

Железобетонные фундаменты отдельно стоящих молниеприемников и железобетонные фундаменты защищаемых объектов могут выступать в качестве естественных заземлителей. Сегодня представлю методику проверки фундаментов, используемых в качестве заземлителей.


В виду капиллярного подсоса влаги защитный слой бетона фундамента является проводником для импульсных токов и поэтому стальная арматура фундамента является естественным заземлителем. При прохождении импульсного тока по арматуре фундамента в бетонном слое фундамента возникают искровые процессы, не приводящие к механическому разрушению бетона, т.к. по арматуре протекает допустимое значение плотности тока.

Согласно нормативным документам рекомендуется низкое сопротивление заземления (не более 10 Ом, измеренное на низкой частоте).

При  расчете заземлителей нужно рассматривать самый неблагоприятный вариант удара молнии в здание, когда в зону радиусом 25 м попадает наименьшее число фундаментов, по которым стекает ток молнии.

При использовании фундаментов в качестве заземлителей необходимо выполнить проверку  в следующей последовательности:

1 Определяется площадь поверхности  арматуры колоны, которая находится в земле:

s=πdnl

где d - диаметр стержня арматуры колонн, мм;

l — длина арматуры, находящаяся в земле, мм;

n  — количество стержней арматуры колонны.

2 Определяем допустимую плотность тока на стержни арматуры колонны. При ударах молнии допускается плотность тока 30 кА/м2.

Допустимое полное значение тока на один фундамент или колонну, кА:

Iф1=30s

3 Находим общий ток молнии с учетом наименьшего числа фундаментов, попадающих в зону радиусом 25м,

Σ Iф= Iф1N

где N — количество фундаментов, попадающих в зону радиусом 25 м.

4 Проверяем пропускную способность колонн.

Для равнинных районов наиболее вероятны токи молний с амплитудой 6*104А.

Σ Iф>6*104

Вероятность токов молнии (6-20) 104 А невелика, однако при проектировании молниезащиты ответственных объектов следует учитывать возможность появления таких токов.

Единичные железобетонные фундаменты (сваи длиной не менее 5 или подножники длиной не менее 2 м) способны без разрушения выдерживать токи молнии до 100 кА. Для фундаментов больших размеров с соответственно большей поверхностью арматуры опасная для разрушения бетона плотность тока маловероятна при любых возможных токах молнии.

Стоит заметить, что битумные и битумно-латексные покрытия не являются преградой для такого использования фундаментов. В средне- и сильноагрессивных грунтах, где защита железобетона от коррозии выполняется эпоксидными и другими полимерными покрытиями, а также при влажности грунта менее 3% использовать железобетонные фундаменты в качестве заземлителей не допускается.

Нормативные документы по расчету заземлителей для молниезащиты:

1 ТКП 336-2011 (Молниезащита зданий и сооружений и инженерных коммуникаций).

2 РД 34.21.122-87  (Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений).

3 Р.Н. Корякин. Заземляющие устройства электроустановок. Справочник. Москва 2006г.
Советую почитать:

Комментариев: 23 “Расчет заземлителя для молниезащиты”

  1. Еркин:

    Добрый вечер! Вообще-то Справочник Корякина-это не нормативный документ и ссылаться на него не совсем коректно.

    • k-igor:

      Здравствуйте. Согласен, что он не нормативный документ, но в случае, если у вас потребуют расчет, думаю у вас этот справочник примут без проблем. Правильнее было бы написать: список использованных источников =)

  2. Dmitry:

    Добрый день. Игорь, не совсем понятен расчет заземлителя для молниезащиты.

    Как в итоге определить сопротивление полученного заземлителя из железобетонных фундаментов? 

    И нужно ли его определять, или достаточно выполнить проверку фундаментов на пропускную способность?

    Маленькое уточнение: в первой формуле символ «п»  нужно понимать как константу pi ?

    • k-igor:

      В принципе-то сопротивление заземлителя для молниезащиты не нормируется. Рекомендуется 10 Ом... 

      Думаю достаточно выполнить эту проверку.

      Да, в формуле это pi. Формула площади поверхности.

      • Dmitry:

        Игорь, сделал расчет в Excel по этой статье, получил результаты:

        d = 16 мм; l = 8000 мм; n = 4 шт.; N = 32 шт.

        1. S = 1,608 м2; 

        2. Iф1 = 30*1,608 = 48,24 кА;

        3. S Iф1 = 48,24 * 32 = 1543,68 кА.

        4. Проверяю условие: S Iф1 > 60 кА.

        1543,68 кА > 60 кА — условие выполняется.

        Вывод: фундаменты могут быть использованы в качестве естественных заземлителей СМЗ.

        На этом все?

         

        • k-igor:

          Если честно, я всего один раз делал данный расчет.  У меня тоже все проходило. Это чтобы себя подстраховать, все равно вы никуда этот расчет не прилагаете, только если вдруг экспертиза потребует, у вас будет уже готовый расчет.

          Кстати, в справочнике найдете больше информации на эту тему.

          Как показала практика, разные эксперты выставляют разные требования, приходится подстраиваться под экспертов))) 

          У вас сваи 8м в земле? 

          • Dmitry:

            Сваи с разными длинами, от 8 до 11 м, в землю погружены полностью. Наименьшая длина сваи каркаса — 8 м. Ее и принял в расчете.

      • Dmitry:

        Это формула площади поверхности цилиндра, и справедлива она для ж/б-фундаментов круглого сечения. А для ж/б-фундамента (сваи) прямогоугольного сечения формула несколько иная. 

        S = 2* (Sa + Sb + Sc), где  Sa, Sb, Sc — площади поверхностей боковых граней сваи.

        • k-igor:

          Нужно считать металлическую арматуру, а не саму колону, арматура имеет форму цилиндра.

  3. Dmitry:

    Из каких условий нужно исходить, чтобы посчитать минимальное число фундаментов, попадающих в зону радиусом 25 м?

    Я понимаю так:

    — удар молнии в угол здания — центр окружности с радиусом 25 м располагается в любом из углов здания;

    — удар молнии в наивысшую точку здания — центр окружности с радиусом 25 м в наивысшей точке.

     

    • k-igor:

      После того как определили токоотводы (колоны) смотрите сколько попадает в зону радиусом 25м.

      Я тоже так понимаю)) 

      • Dmitry:

        Если речь идет о ж/б-фундаментах (сваях), находящихся в земле, то они скорее являются естественными заземлителями, а не токоотводами (п.7.2.3, последний абзац). Речь в статье идет именно о заземлителях, потому не стоит сюда приписывать колонны. 

        У меня такой случай: здание с металлической негорючей кровлей, которая может быть использована в качестве молниеприемника (табл. 7.6 ТКП 336-2011). Предотвращение пробоя обшивки кровли не имеет большого значения, а также не рассматривается воспламенение находящихся под ним каких–либо легковоспламеняемых материалов.

        Металлическая кровля выступает в роли молниеприемника, металлические фермы, колонны и другие элементы каркаса здания, имеющие непрерывную электрическую связь с кровлей сверху и ростверками фундаментов снизу, — в роли токоотводов, а ж/б-фундаменты (сваи) здания, связанные с ж/б-ростверками, — это заземлитель СМЗ. 

        И чтобы система СМЗ надежно работала в комплексе, должна быть обеспечена надежная электрическая непрерывность между различными частями (например, с использованием пайки твердым припоем, сварки, гофрирования, фальцевых соединений, завинчивания или болтового крепления).

        • k-igor:

          У вас кровля держится на сваях? Тогда свая выполняет роль и заземлителя, и токоотвода. 

          • Dmitry:

            Инженер-конструктор мне так объяснил:

            метал. кровля держится на фермах, которые стоят на метал. колоннах. Колонны, в свою очередь, опираются на ж/б-ростверки, которые объединяют под собой по 4 ж/б-сваи. Выпуски свай свариваются с выпусками ростверков и колоннами. Как-то так.

  4. Татьяна:

    Добрый день! А если имеем железобетонный фундамент, к которому крепятся металлические колонны с помощью болтов — как посчитать площадь поверхности арматуры? фундамент 13,1×44м колонны стоят через каждые 6 метров

    • k-igor:

      Вы считайте арматуру фундамента. Спросите у конструктора количество и сечение арматуры.

      • Татьяна:

        нужно посчитать сечение всей арматуры, которая заложена в фундаменте? и там разная арматура — как ее считать?

  5. Татьяна:

    а брать фундамент весь? или радиус 25 метров?

  6. k-igor:

    Сначала считаете один фундамент, а затем смотрите, сколько попадает в зону 25м.

  7. Татьяна:

    фундамент единый, размеры его 13×44м, глубина 800мм

    • k-igor:

      Значит для всего фундамента. Наверное и считать нет смысла, должно пройти))

  8. Татьяна:

    вот я тоже смысла не вижу, но требуют расчет

Написать комментарий

Копирование информации без согласия автора запрещено!