یکی از روش‌های اتصال به زمین (یا به قول عامیانه ارت کردن)، استفاده از فونداسیون ساختمان است. در این مقاله قصد داریم به برخی از نکات مهم این نوع الکترود زمین بپردازیم.

بتن مورد استفاده در فونداسیون ساختمان‌ها علاوه بر اینکه دارای خاصیت هدایت ویژه‌ای است، سطح تماس زیادی هم با خاک دارد. بنابراین هادی الکتریکی استاندارد مستقر در بتن می‌توانند برای اهداف سیستم ارتینگ مورد استفاده قرار گیرند، مگر اینکه بتن بوسیله عایق حرارتی خاص یا روش‌های دیگر از خاک جدا شده باشد. هادی الکتریکی که در عمق حداقل 5 سانتی‌متری داخل بتن قرار می‌گیرد، مانند سیم مسی، فولاد گالوانیزه یا فلزات دیگر، به علت خاصیت شیمیایی و فیزیکی بتن، به شدت از خوردگی محافظت شده و تا پایان عمر ساختمان ماندگار می‌مانند.

اجرای الکترود زمین فونداسیون مستقر در داخل بتن در زمان بنای ساختمان به دلایل زیر یک راه‌حل اقتصادی و مقرون به صرفه برای دستیابی به الکترود زمین بلندمدت و ماندگار می‌باشد: 

  • لازم به انجام کارهای حفاری اضافی نیست.
  • با توجه به عمق نصب، الکترود زمین در برابر شرایط نامساعد آب و هوایی فصلی در امان است.
  • تماس مناسبی را با خاک فراهم می‌کند.
  • این الکترود عملا در تمام سطح فونداسیون ساختمان گسترده شده که موجب بدست آمدن حداقل امپدانس الکترود زمین می‌شود.
  • آرایش زمین بهینه‌ای را برای اهداف سیستم حفاظت از صاعقه فراهم می‌نماید.
  • از لحظه شروع عملیات احداث ساختمانی، می‌توان از آن به عنوان یک الکترود زمین برای تاسیسات برقی کارگاه ساختمانی استفاده کرد.

الکترود زمین فونداسیون مستقر در بتن، علاوه بر فوایدی که برای سیستم ارتینگ دارد، زیر بنای خوبی هم جهت همبندی اصلی فراهم می‌نماید. 

نکته مهم قبل از استفاده از الکترودهای زمین فونداسیون مدفون در بتن

اگر فونداسیون ساختمان به طور کامل در برابر اتلاف انرژی گرما یا نفوذ آب با استفاده از مواد غیر رسانا یا موادی خاص (به عنوان مثال با استفاده از صفحات پلاستیکی با ضخامت بیش از 0.5 میلی‌متر) عایق‌بندی شود، نمی‌توان از آن به منظور الکترود زمین استفاده کرد. با این حال در چنین مواردی، هادی الکتریکی موجود در بتن برای همبندی اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرد، و برای سیستم ارتینگ، باید راهکار دیگری ارائه داد؛ مثلا می‌توان هادی مورد نظر را به صورت حلقوی در خارج فونداسیون و به دور آن قرار داد؛ و یا می‌توان یک الکترود زمین فونداسیون مدفون در بتن زیر لایه فونداسیون ایزوله اجرا کرد، و یا آرایش دیگری از سیستم زمین در اطراف ساختمان یا فونداسیون مدفون در خاک اجرا کرد.

ایزولاسیون فونداسیون

نکات اجرایی الکترود زمین فونداسیون

  • این الکترود زمین به صورت حلقوی نصب می‌شود به طوریکه در منطقه خاکبرداری و زیر فونداسیون در تماس الکتریکی با زمین باشد. سایز مش‌ها باید حداکثر 20m*20m اجرا شود. اگر سیستم حفاظت از صاعقه در طراحی پیش‌بینی شده باشد حداکثر ابعاد مش 10m*10m خواهد بود. توصیه می‌شود که اندازه مش کاهش یافته (10m*10m) برای تمام ساختمان‌ها استفاده شود تا امکان طراحی سیستم حفاظت از صاعقه در آینده وجود داشته باشد. شاید در طول عمر ساختمان اندازه کوچکتر مش هم مورد نیاز باشد. اگر الکترود زمین حلقوی نزدیک به سطح زمین اجرا شود باید مقاومت تماس به زمین ثابت و دائم تامین شود. الکترود زمین باید پایین‌تر از عمق یخ‌زدگی نصب شود، یعنی حداقل در عمق 80 سانتی‌متری سطح زمین باشد. در این مورد باید از رطوبت کافی زمین مطمئن شد. الکترود زمین حلقوی در صورت پیش آمدگی بیش از حد سقف می‌تواند در خارج این محدوده زمین هم ادامه داشته باشد. 
  • در صورت عدم استفاده از میلگرد سازه ساختمان به عنوان الکترود زمین، برای رعایت پوشش حداقل 5 سانتی‌متری بتن روی الکترودهای زمین فونداسیون از ابزارهای خاصی برای نصب هادی‌های الکترود زمین استفاده می‌شود. اگر از تسمه‌های نواری به عنوان سیستم ارتینگ استفاده شود، باید آن‌ها را روی لبه‌ها ثابت نمود تا اینکه از حفره‌های بدون بتن جلوگیری شود. نوار باید به صورت عمودی در بتن نصب شود. اگر این نکته رعایت نگردد، موقعیت نوار ممکن است هنگام بتن‌ریزی تغییر پیدا کند. در نتیجه، لایه پوشش موردنیاز تامین نمی‌شود و یا ممکن است حباب‌های هوا بوجود بیایند. اگر فشرده‌سازی مکانیکی بتن بوسیله ویبراتور انجام شود و تمام اطراف نوار فولادی بتن قرار گیرد، نیازی به قرار گرفتن عمودی نیست و قرارگیری افقی هم کفایت می‌کند. در صورت استفاده از هادی الکتریکی مجزا، باید آن‌ها را به میلگردهای سازه اصلی در فواصل 2 متر یا کمتر محکم نمود. 

برق‌یار مشاور شما در حوزه‌ی ارتینگ

  • هادی الکترود زمین فونداسیون مدفون در بتن باید حداقل یک ترمینال برای اتصال به تاسیسات برقی ساختمان داشته باشد. ترمینال در نقطه اتصال باید برای اهداف اندازه‌گیری و نگهداری در دسترس باشد. برای سیستم حفاظت از صاعقه و برای ساختمان‌های خاص، ممکن است بیش از یک ترمینال الکترود زمین فونداسیون مورد نیاز باشد. (به عنوان مثال برای هادی‌های پایین رونده سیستم حفاظت از صاعقه)
  • در جایی که الکترود زمین فونداسیون از بتن خارج شده و وارد خاک می‌شود، باید به خوردگی هادی‌های فولادی در خاک توجه کرد. توصیه می‌شود که اتصالات این هادی‌ها در بتن داخل ساختمان انجام شود، و اگر در بیرون ساختمان است، محل اتصالات بالاتر از سطح زمین قرار داده شود.
  • اتصالات باید به طور صحیح برقرار شده و از لحاظ الکتریکی رضایت بخش باشند. اتصالات باید بوسیله جوش اگزوترمیک، اتصالات فشاری یا گیره‌ای یا سایر اتصالات مکانیکی مناسب انجام شوند. رابط‌های مکانیکی باید طبق دستورالعمل سازنده نصب شده باشند. هنگامی که از گیره استفاده می‌شود نباید به الکترود و هادی‌های زمین صدمه‌ای وارد شود. دستگاه‌های اتصال یا رابط‌ها که بوسیله‌ی لحیم‌کاری اتصال را برقرار می‌کنند نباید مستقل استفاده شوند، زیرا استحکام مکانیکی لازم را به صورت مطمئن فراهم نمی‌کنند.

اتصالات مجاز از دیدگاه IEC 62305

  • اگر میلگرد فونداسیون ساختمان به عنوان یک الکترود مورد استفاده قرار گیرد برای اجرای اتصالات بوسیله‌ی جوش، باید مجوز کتبی طراح سازه‌ی ساختمان را دریافت کرد. اتصالات با استفاده از سیم مفتول برای اهداف حفاظتی مناسب نیست، و تنها برای تامین سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) مفید واقع می‌شود. اجزای میلگردهای تقویتی پیش ساخته نباید به عنوان یک الکترود استفاده شود.
  •  برای جلوگیری از مشکلات خوردگی هیچ الکترود فولادی نباید مستقیما از بتن به خاک وارد شود، به جز الکترودهای ساخته شده از فولاد ضد زنگ (استاینلس استیل) و یا به شیوه‌ای مناسب که با حفاظ پیش ساخته شده در مقابل خوردگی محافظت شوند. پوشش گالوانیزه گرم یا حفاظت با استفاده از رنگ یا مواد مشابه دیگر برای این موارد کافی نیست. سیستم ارتینگ در اطراف و نزدیک این ساختمان‌ها باید با استفاده از موادی غیر از فولاد گالوانیزه گرم ساخته شده باشد تا در تمام طول عمر ساختمان دوام داشته باشد.

اجزای اتصال

برای قابل استفاده بودن الکترودهای زمین و هادی همبندی اصلی، اجزای اتصال مانند اهرم‌های اتصال یا ترمینال‌های زمین به صورت ثابت باید در نقاط مشخصی نصب شوند. اجزای اتصال معمولا در نقاط زیر نصب می‌شوند:

  • شینه زمین اصلی
  • میله‌های همبندی اضافی جهت هم پتانسیل‌سازی در اتاق‌های تجهیزات فنی 
  • تاسیسات فلزی شامل ریل آسانسور، ستون‌های فولادی، عناصر نمای خارجی 
  • اقدامات سازگاری الکترومغناطیسی مانند سپرهای ساختمان، میله‌های همبندی حلقه جهت هم پتانسیل‌سازی 
  • مسیرهای کابل یا کانال‌های ساختمان 
  • پیش آمدگی‌های استراکچر
  • اتصال به الکترود زمین حلقوی / هادی همبندی اصلی
  • هادی‌های نزولی سیستم حفاظت از صاعقه خارجی
  • ناودانی‌ها
  • اقدامات کمکی سیتم ارتینگ مثلا میله‌های الکترود زمین 

روش‌های اتصال به شبکه همبند داخل بتن از دیدگاه IEC 62305

ساق‌های اتصالات داخل ساختمان باید از نقطه ورود ساختمان به میزان 1.5 متر طول داشته باشند و از سطح زمین هم به اندازه 1.5 متر بیرون بیایند. برای اطمینان از این که تجهیزات اتصال به طور ناگهانی قطع نمی‌شوند، باید به طور واضح در مرحله ساخت و ساز مشخص شده باشند، به عنوان مثال قاب محافظی که حتی با مته هم صدمه نمی‌بیند، روی آن قرار گیرد. هنگام تهیه نقشه‌های چون ساخت، باید ابعاد و مشخصه‌های الکترود زمین در نقشه‌ها مشخص گردند.

اندازه‌گیری و مستندسازی

بعد از اجرای الکترود زمین فونداسیون و قبل از بتن‌ریزی باید مستندسازی از وضعیت موجود انجام شود. مستندات باید شامل موارد زیر باشند:

  • ترسیم جایگذاری الکترود زمین فونداسیون 
  • تصاویری از نصب کامل سیستم ارتینگ
  • تصاویر مفصل و گویا از نقاط مهم اتصال (به عنوان مثال اتصال به شینه اصلی زمین، اتصال به سیستم حفاظت از صاعقه)
  • نتایج اندازه‌گیری تست پیوستگی  

تست پیوستگی

باید پیوستگی بین اجزاء الکترود زمین فونداسیون جهت اطمینان از اتصالات تست شده و مقدار مقاومت نباید بیشتر از 0.2 اهم باشد. مقدار مقاومت با یک جریان 10 آمپری اندازه‌گیری می‌شود. ابزار اندازه‌گیری که برای این تست استفاده می‌شود باید برای این منظور طراحی شده باشد.

 تست پیوستگی

 

منابع:

- IEC 62305

 - IEC 60364

- DEHN - Foundation Earth Electrodes