Содержание
Здания с металлическим каркасом и сэндвич-панелями получили широкое распространение в капитальном строительстве промышленных, торговых, складских и иных сооружений. Данный метод строительства дает значительную экономию затрат и времени на возведение сооружения. Экономическая эффективность таких строений обусловлена применением сэндвич-панелей в качестве ограждающих стеновых элементов, которые сочетают в себе хорошие теплоизоляционные свойства, негорючесть, малый вес и рекордно высокую скорость монтажа.
Металлическое здание – почти молниеотвод
Как правило, несущие части данных сооружений представляют собой сварные конструкции из стального металлопроката. Встречаются также сочетания несущих кровельных металлических ферм и железобетонных колонн. В обоих случаях электрические связи обеспечены на всём протяжении конструкций, в том числе, и посредством закладных деталей от арматуры железобетонных колонн. Сварные закладные элементы также обеспечивается электрическая связь несущих конструкций и железобетонных монолитных оснований зданий. Стеновые сэндвич-панели представляют из себя готовое к транспортировке и монтажу пространное изделие, в котором теплоизолятор с двух сторон оформлен профилированными стальными листами. Монтируются такие панели специальными самонарезными болтами с наружной стороны постройки к массивным металлическим профилям, которые являются частью несущей конструкции сооружения. Такое крепление обеспечивают электрическую связь наружных стальных листов с несущими конструкциями и фундаментным заземлителем. Как правило, кровля таких сооружений представляет собой похожую конструкцию, в которой нижний профлист закреплен на несущей конструкции, а верхний профлист кровельного покрытия через деревянный брусок крепится к специальным металлическим профилям, предотвращающим появление «мостиков холода».
Таким образом данные строения представляют собой единый по электрическим связям молниеотвод. Специалисты нашей организации неоднократно проводили инструментальные измерения на наличие электрических связей сооружений из сэндвича-панелей и убеждались в том, что верхний профлист кровли и наружная металлическая обечайка стеновой сэндвич-панели имеют связь с арматурой железобетонного монолитного фундамента.
Казалось бы, все ясно и защита от прямого удара молнии выполнена в виде конструкции самой постройки, т.е. молниезащиту таких зданий можно считать естественной. Так ли это?
Зачем металлическим зданиям нужна молниезащита
Три главных фактора, диктующих необходимость проведения мероприятий по молниезащите зданий из металла:
- При разряде молнии в профлист кровли или стеновой сэндвич-панели в месте соприкосновения лидера молнии будет прожог. Возгорание не произойдет. Утеплитель сэндвич-панели, как минимум, не поддерживает горение, а ток молнии растечётся по конструкции сооружения. Но в места прожига (обнаружить которые весьма затруднительно в режиме эксплуатации) в утеплитель попадет вода. Последующее замораживание и оттаивание воды вызовет разрушение конструкции и протечки в строение. То есть защищать такие сооружения от ударов молнии совершенно необходимо, но ток молнии к заземлителю может растекаться по металлоконструкциям – естественным частям молниеотвода.
- Электрическая связь между стеновыми сэндвич-панелями и несущими металлоконструкциями строения, с одной стороны, и металлическим профлистом, с другой стороны, не гарантирована. Крепление саморезом через деревянный брусок не гарантирует безопасного протекания тока молнии.
- Современные железобетонные фундаменты зачастую выполняются с внешней гидроизоляцией, что значительно увеличивает их срок службы. Но при этом растекание тока молнии в грунте не гарантировано, а значит ограничиться использованием фундамента в качестве единственного заземления молниезащиты недостаточно. При этом обеспечить электрическую связь с арматурой железобетонного фундамента необходимо по правилам молниезащитного уравнивания потенциалов.
Рассмотрим типичный пример проекта молниезащиты здания с сэндвич-панелями.
Многочисленные недостатки данного проекта придётся изложить в кратком перечне.
- Молниеприемная сетка не защищает от удара молнии поверхность, над которой она в нескольких сантиметрах расположена. Моделирование в специальной компьютерной программе от разработчиков нормативных документов по молниезащите системы с участием молниеприёмной сетки выдает ничтожный результат. Надежность молниезащиты менее 50%! Это не соответствует ни одному классу молниезащиты в нормативных документах.
- Проводник молниеприемной сетки, расположенный на карнизе, поперек схода снеголедовых масс будет сорван, что скорее всего вызовет повреждение кровельного профлиста.
- Проводники молниезащиты, проложенные на кровле и стенах постройки из сэндвич-панелей не соответствует требованию максимально возможного использования сторонних проводящих частей здания в качестве токоотводов, т.е. являются избыточными. К тому же эти прокладки связаны с многочисленными сверлениями в наружных листах кровли и стен, что само по себе является угрозой целостности ограждающих конструкций таких строений.
- Горизонтальный заземляющий проводник заземлителя (контур заземления) по факту наличия единой проводящей части в виде несущей конструкции сооружения является не только избыточным, но и на практике вызывает значительные затраты по разработке грунта и вскрышных работ при наличии плит, площадок, отмосток и дорог.
Как выполнить правильную молниезащиту на металлических зданиях
Приведем краткий перечень решений отработанных нашей организацией по защите таких строений.
- Установить стержневые молниеприёмники на кровле сооружения. При этом защищенность здания должна быть рассчитана с применением специальной компьютерной программы (см. п. 3.3.1. Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003).
- Молниеприёмники надо установить с обеспечением электрической связи с стальным профлистом. При этом конструктив молниеприёмника должен выдерживать ветровые и снеговые нагрузки соответствующего региона.
- Выполнить узлы гарантированной электрической связи между металлическим листом кровли и стеновой сэндвич-панелью по расчетному количеству токоотводов в соответствии с нормами Российской Федерации.
- Выполнить глубинные заземлители, гарантирующие стабильное растекание тока молнии при высыхании и замерзании верхних слоев грунта. При этом связь между заземлителями будет обеспечена на уровне единой несущей конструкции здания.
Молниезащита давно выросла в отдельное направление в строительстве. Этот раздел полон особенностей и нюансов. Все вышеперечисленные мероприятия хорошо известны узким специалистам своей «молниезащитной» сферы, поэтому разработку (проектирование), монтаж и последующие сопровождение (регулярные проверки) лучше возложить на плечи профессионалов! Это позволит получить высокоэффективную беспроблемную систему с минимальными затратами!
" data-yashareImage="" data-yashareL10n="ru" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,gplus" data-yashareTheme="counter">
Задание:
Объект: склад из сэндвич-панелей, длина объекта: 21 м, ширина объекта: 12 м, наибольшая высота объекта: 13,42 м.
Здание склада выполнено из несущих металлических колонн по периметру с шагом 6 м и металлических ферм. В качестве ограждающих конструкций применены сэндвич-панели толщиной 200 мм с негорючим минераловатным утеплителем.
Конструкция крыши склада состоит из металлочерепицы 0.7 мм, стальных прогонов 120-60-6, стропильных ферм из фасонного проката. Электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок.
Удельное сопротивление грунта на объекте: 100 Ом*м.
Класс пожароопасной зоны — П-IIа (согласно ПУЭ).
Требуется провести расчёты и создать проект молниезащиты и контура заземления с сопротивлением 10 Ом.
Решение:
Для определения категории молниезащиты необходимо определить класс взрыво- и пожароопасной зоны для помещений проектируемого объекта согласно ПУЭ: — помещение склада — класс пожароопасной зоны — П-IIа.
Ожидаемое количество поражений объекта молнией за год определяется по формуле:
N=[(S+6hоб)(L+6hоб)-7,7>hоб]·n·10-6,
где:
hоб — наибольшая высота объекта,
L — длина объекта;
S — ширина объекта,
n — плотность ударов молнии на 1 км2 земной поверхности в год.
n =6,7·Tгр/100,
где Tгр — средняя продолжительность гроз в часах.
Для Московской области средняя продолжительность гроз составляет 20-40 часов.
N=[(S+6hоб)(L+6hоб)-7,7hоб]·n·10-6≈0,018672
Ожидаемое количество поражений молнией объекта в год составляет 0,018672 поражений в год.
Согласно таблицы 1 РД 34.21.122-87 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» для помещения склада необходимо обустройство молниезащиты III категории.
Так как отсутствуют специальные требования по защите кровли от повреждений с учётом толщины металла более 0,5 мм и под кровлей отсутствуют горючие материалы, в качестве естественного молниеприёмника принимается металлическая конструкция крыши (см. п.3.2.1.2 СО 153-34.21.122-2003).
В качестве токоотводов принимаем металлические колонны здания, соединенные с фермами металлической кровли сваркой (см. п. 3.2. СО 153-34.21.122-2003).
Токоотвод (колонна здания) соединяется с внешним контуром заземления омеднённой полосой 30х4 (GL-11075).
Внешний контур заземления выполняется из вертикальных электродов (омедненных резьбовых штырей D14, 1.5 м ZZ-001-065 — 2 шт. на 1 электрод), соединенных между собой омеднённой полосой 30х4 GL-11075 при помощи зажима для подключения проводника ZZ-005-064.
Заземляющее устройство (внешний контур заземления) прокладывается на глубине 0,5 м от поверхности земли на расстоянии 1 м от здания по всему периметру.
Не более чем через каждые 25 м внешний контур заземления приваривается к колоннам здания.
Согласно п. 1.7.55 ПУЭ заземляющее устройство молниезащиты объединяется с контуром защитного заземления электроустановок зданий. Таким образом обеспечивается защита здания от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала.
В помещении электрощитовой и венткамере выполнен контур заземления из омедненной полосы 30х4 (GL-11075) по периметру на высоте 0.4 м от уровня пола. При пересечении контура заземления с дверьми и воротами смонтировать обходы сверху.
Ответвления от магистрали выполнить по месту.
Во всех заземляющих конструкциях должна быть обеспечена непрерывность электрических цепей.
Заземление электроприемников, осветительных приборов и розеток осуществляется жилой РЕ питающего кабеля.
Все металлические нетоковедущие части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под ним в результате аварии или повреждения изоляции, заземлить путем присоединения к заземляющему проводу электропроводки.
С целью уравнивания потенциалов трубопроводы всех назначений должны быть присоединены к магистрали заземления.
Монтаж молниезащиты и заземления выполнить согласно ПУЭ, изд. 7, РД34.21.122-87 "Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений", СО 153-34.21.122-2003 "Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций".
Расчет сопротивления заземляющего устройства:
Сопротивление горизонтального электрода:
где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м;
b — ширина полосы горизонтального электрода, м;
h — глубина заложения горизонтальной сетки, м;
Lгор – длина горизонтального электрода, м.
Сопротивление вертикального электрода:
где ρ – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
L – длина вертикального электрода, м;
d – диаметр вертикального электрода, м;
T– заглубление — расстояние от поверхности земли до заземлителя, м;
где t – заглубление верха электрода, м
Полное сопротивление заземляющего устройства:
где n – количество комплектов;
kисп – коэффициент использования;
Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 2,52 Ом, что меньше допустимого сопротивления 10 Ом.
Перечень необходимых материалов:
| № п/п | Рис | Артикул | Наименование | Кол-во | Масса, ед., кг |
| 1 |  |
ZZ-001-065 | ZANDZ Штырь заземления омедненный резьбовой (D14; 1,5 м) | 12 | 1,9 |
| 2 |  |
ZZ-002-061 | ZANDZ Муфта соединительная резьбовая | 6 | 0,08 |
| 3 |  |
ZZ-003-061 | ZANDZ Наконечник стартовый | 6 | 0,07 |
| 4 |  |
ZZ-004-060 | ZANDZ Головка направляющая для насадки на отбойный молоток | 3 | 0,09 |
| 5 |  |
ZZ-005-064 | ZANDZ Зажим для подключения проводника (до 40 мм) | 50 | 0,31 |
| 6 |  |
ZZ-006-000 | ZANDZ Смазка токопроводящая | 2 | 0,19 |
| 7 |  |
ZZ-007-030 | ZANDZ Лента гидроизоляционная | 2 | 0.442 |
| 8 |  |
ZZ-008-000 | ZANDZ Насадка на отбойный молоток (SDS max) | 1 | 0.48 |
| 9 |  |
GL-11402 | GALMAR Колодец контрольный | 6 | 2.6 |
| 10 | |
GL-11075 | GALMAR Полоса стальная омедненная 30х4 мм | 150 | 0,98 (в метрах) |
| 11 | — | Анкер-клин 6х60 мм | 105 |
Приложение: проект в форматах DWG и PDF
Файлы в форматах DWG и PDF доступны для скачивания только авторизованным пользователям.
Вам требуется выполнить проект по заземлению и молниезащите? Закажите его, обратившись в Технический центр ZANDZ.ru!
Остались вопросы по данному расчету? Задайте его в комментарии к этой странице!
Система заземления — важнейший элемент любой электрической цепи, обеспечивающий защиту и безопасность последней. Заземление цепи обеспечивается при помощи шин заземления — специальных полос проводящего металла различной формы. Для многих типов жилых помещений шина заземления изолируется и прокладывается внутри стен, что гарантирует безопасность и целостность линии заземления. Однако в некоторых случаях (в частности, на промышленных объектах или для заземления различных распределительных щитов и ящиков) шина заземления может прокладываться по внешней части стены. Для прикрепления шины к различным поверхностям используют особые металлические крепления — держатели шин заземления.
Правила монтажа держателей
Монтаж системы заземления — процесс, требующий соблюдения особых правил. В сухих помещениях, где отсутствует агрессивная среда (влажность, подтеки, кислоты и любые факторы, способные вызвать разрушение и/или коррозию материала шины) шину заземления можно крепить непосредственно к стене — это делает процедуру монтажа весьма простой. Однако при наличии агрессивных условий среды шина заземления должна находиться на расстоянии минимум 10 мм от субстрата. Для реализации данного требования и используются упомянутые держатели. Установка заземления выполняется в шесть этапов:
- Разметка прокладки проводника, определение и расчет точек прохода и обхода
- Сверление специальных отверстий в местах прохода шины через стены и перекрытия
- Установка держателей шин на поверхности
- Прокладка защитных проводников
- Соединение концов проводников при помощи сварки
- Обработка шины заземления, покраска защитной нитрокраской (чередование желтых и зеленых полос)
Фактически, способ крепления держателей шин заземления зависит от типа поверхности, которая используется для прокладки шины. Так, для крепления держателей к металлическим элементам, расположенным в бетонных основаниях, используется сварка; монтаж держателей на бетонную или кирпичную поверхность осуществляется при помощи дюбелей (с использованием строительного пистолета).
Правила расположения держателей
При монтаже держателей важно строго соблюдать требования касательно их расположения относительно различных конструкционных объектов поверхности и помещения, как то:
- Запрещено устанавливать держатели ближе чем на расстояние в 100 мм от точки ветвления шины
- Держатели необходимо монтировать на высоте не менее 400—600 мм от пола помещения
- Расстояние между точкой крепления держателя и поверхностью съемных перекрытий каналов должно составлять минимум 50 мм
- При наличии поворотов шины заземления держатели нельзя монтировать ближе чем за 100 мм от вершины угла поворота
Московский завод электромонтажных изделий готов в свою очередь предоставить не только данные правила и рекомендации, но и сами шины заземления, а также держатели для них.
«>
