مقدمه:

الکترود زمین فونداسیون به عنوان الکترود زمین متعارف در بسیاری از استانداردهای معتبر بین المللی و دستورالعمل های داخلی مورد تایید و استفاده قرار میگیرد. این مقاله ترجمه استاندارد DIN 18014 در خصوص الزامات الکترود زمین فونداسیون (الکترود فونداسیون و رینگ ارت دور فونداسیون) میباشد. عملکرد خوب این نوع الکترود زمین در رابطه با سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) و سیستم های حفاظت صاعقه و همچنین دسترسی به مقادیر پایین مقاومت اهمی در کنار هزینه های کم متریال و اجرا در مقایسه با دیگر روشهای مرسوم(چاه ارت) باعث شده در اکثر پروژه های مسکونی، تجاری، صنعتی و همچنین صنایع نفت و گاز ، طراحان و مهندسان از این روش به عنوان الکترود زمین استاندارد استفاده کنند.

این ترجمه توسط واحد فنی شرکت تاراز نیر آداک به منظور دسترسی بهتر مهندسین به این سند انجام شده است.امید است در راستای طراحی های بهینه و کاهش هزینه ها مفید واقع گردد.

جهت دسترسی به متن اصلی استاندارد به زبان انگلیسی میتوانید استاندارد ارت فونداسیون DIN 18014 کلیک نمایید 

1-    الزامات طراحی الکترود زمین فونداسیون

1-1 عمومی

الکترود ارت فونداسیون یک جزء هادی تعبیه شده در فونداسیون ساختمان است که در تماس با زمین بوده و از طریق شینه اصلی ارت به تاسیسات الکتریکی متصل می شود.

بنابراین، الکترود بخشی از تاسیسات الکتریکی است که در آیین نامه اتصال ولتاژ پایین آمده است.

الکترود ارت فونداسیون به منظور ایجاد پیوستگی با زمین عمل می کند تا :

-        اجازه می دهد اقدامات حفاظتی تاسیسات الکتریکی انجام شود،

-        هرگونه خطای زمین یا جریان های هادی  های حفاظتی را به زمین بدون ایجاد تنش های حرارتی، ترمومکانیکی یا الکترومکانیکی نامناسب یا ایجاد شوک الکتریکی ناشی از این جریان ها، به زمین هدایت کند

-        اجازه می دهد هر گونه الزامات عملکردی برآورده شود.

همانطور که در بالا تعریف شد، الکترودهای زمین فونداسیون الکترودهایی هستند که در بتن تعبیه شده اند. اگر بنا به دلایل سازه ای، از فونداسیون بتنی با مقاومت بالا در تماس با زمین استفاده شود، الکترود باید در زمین اطراف نصب شود و سپس "الکترود ارت رینگ" نامیده می شود. معیارهای انتخاب نوع مناسب الکترود در ضمیمه B آمده است.

1-2 همبندی همپتانسیل سازی حفاظتی از طریق شینه اصلی ارت

یک الکترود زمین فونداسیون، کیفیت و کارایی همبندی همپتانسیل سازی را بهبود می بخشد.

میبایست به شینه اصلی ارت وصل شود.

در جایی که یک الکترود ارت رینگ خارج از فونداسیون نصب می شود، لازم است یک هادی همبندی اضافی برای همپتانسیل سازی در فونداسیون استفاده شود.

1-3  همبندی همپتانسیل سازی عملکردی

1-3-1 الزامات EMC

یک الکترود زمین فونداسیون در ارتباط با یک هادی همبندی همپتانسیل ساز اضافی، همپتانسیل سازی عملکردی را برای مطابقت با الزامات EMC تضمین می کند.

1-3-2 سیستم های حفاظت در برابر صاعقه

در جاهایی که قرار است سیستم های حفاظت در برابر صاعقه نصب شوند، اقدامات اضافی مطابق با سری استانداردهای DIN EN 62305 (VDE 0185-305) باید انجام شود.

2-    اچرا

2-1 عمومی

الکترودهای فونداسیون یا رینگ ارت( زمین ) باید به صورت یک حلقه بسته نصب شوند. در جایی که ابعاد ساختمان ها بزرگتر هستند، الکترودها باید مشبک شوند. اندازه شبکه یا مش نباید از 20 متر × 20 متر تجاوز کند. اگر الکترودها نیز بخشی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه را تشکیل می دهند، ممکن است به اندازه های مش کوچکتر نیاز باشد (به سری DIN EN 62305 (VDE 0185-305) مراجعه کنید). در مواردی که ساختمانها مشمول الزامات خاصی هستند (مانند ساختمانهایی که تجهیزات فناوری اطلاعات در آنها نصب شده است)، ممکن است اقدامات اضافی (مانند مواردی که در DIN EN 50310 (VDE 0800-2-310) ذکر شده است) انجام شود. برای تاسیسات برق با ولتاژ نامی بیش از 1 کیلو ولت AC، مشخصات DIN EN 50522 (VDE 0101-2) و DIN EN 61936-1 (VDE 0101-1) نیز باید در نظر گرفته شود.

نکته 1 در جاهایی که سازه ها ضد آب هستند (به عنوان مثال زیرزمین های ساخته شده در بتن ضد آب یا با غشای قیر، ساختمان هایی با عایق محیطی)، تماس ارت بین الکترود و زمین اطراف ممکن است مختل شود (به 7-2 مراجعه شود).

     با توجه به حفاظت در برابر خوردگی الکترودهای زمین، باید مشخصات DIN VDE 0151 (VDE 0151) رعایت شود.

 نکته 2 برای جزئیات در مورد اندازه مش به پیوست B مراجعه کنید.

2-2  الکترود زمین فونداسیون

الکترود زمین باید یا در شالوده زیر دیوارهای خارجی یا در دال پایه نصب شود (شکل های 1، 2 و 3 را ببینید).

باید طوری در بتن جاسازی شود که از هر طرف حداقل 5 سانتی متر توسط بتن پوشانده شود.

در جاهایی که قرار است الکترودهایی به شکل تسمه فولادی در فونداسوین های بتنی ساده نصب شوند، باید روی لبه گذاشته شوند تا از جاسازی کامل اطمینان حاصل شود. برای فونداسیون های بتن مسلح که بتن به صورت مکانیکی متراکم شده است (مثلاً با استفاده از ویبراتور)، تسمه نیز ممکن است صاف گذاشته شود.

الکترود زمین فونداسیون نباید از روی درزهای انبساط عبور داده شود. در اتصالات دیوارهای بتنی، الکترود ممکن است از طریق اجزای اتصال به سطح بیرونی دیوار منتقل شود. برای دیوارهای بنایی، الکترودها ممکن است از طریق ترمینال از دیوار عبور کنند. اجزای اتصال باید با استفاده از تسمه های کابل مسی یا آلومینیومی انعطاف پذیر یا هادی های ارت حداقل 50 میلی متر مربع به هم متصل شوند. بررسی این نقاط باید در هر زمانی امکان پذیر باشد (شکل 4 را ببینید).

3-2  الکترود رینگ ارت

یک الکترود زمین به صورت رینگ ارت باید در اطراف محیط فونداسیون و در تماس با زمین نصب شود.

به منظور اطمینان از مقاومت زمین یکنواخت و کم در سرتاسر مسیر، الکترود باید در فاصله ای از فونداسیون در خاک مرطوب و در زیر عمق یخ زدگی قرار گیرد.

توجه، به عنوان مثال، در مورد برآمدگی های سقفی (لبه های بام) بزرگ، باید توجه ویژه ای صورت گیرد.

نمونه هایی از نصب:

-         قرار دادن الکترود در فضای کار در کنار شالوده، احتمالاً زیر هر پوشش زهکشی یا لایه فیلتر (شکل 5a را ببینید).

-         قرار دادن الکترود در زیر فونداسیون دیوارهای خارجی (شکل 5b را ببینید).

-         قرار دادن الکترود در خارج عایق یخ زدگی (شکل 5c را ببینید).

2-4  الکترودهای زمین در بتن ساده یا فونداسیون بتن مسلح با الیاف تقویت شده

الکترودهای زمین در بتن ساده یا فونداسیون بتن مسلح با الیاف تقویت شده باید همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، با استفاده از فاصله دهنده ها در حین قرار دادن بتن برای نگه داشتن الکترودها در محل نصب شوند (شکل 7 را ببینید).

در جاهایی که امکان قرار دادن الکترود در عمق حداقل 5 سانتی متر در همه طرف وجود ندارد (مثلاً به دلیل روش استفاده)، باید یک الکترود زمین رینگ مانند شکل 5.3 نصب شود.

2-5  الکترودهای زمین در فونداسیون بتن مسلح

الکترودهای زمین در فونداسیون های بتن آرمه باید مطابق شکل 8 نصب شوند که با اتصال در هر حداکثر 2 متر، پیوستگی الکتریکی دائمی بین الکترود و آرماتور را فراهم کنند. این کار باید با جوش، پیچ و مهره یا بستن انجام شود (به 5.9 مراجعه کنید).

2-6 فونداسیون پداستال

برای سازه‌های دارای پایه‌های پداستال (مثلاً برای ستون‌ها)، الکترودهای زمین به طول حداقل 2.5 متر باید در هر پایه ارائه شود.

تمام پایه های فونداسیون باید به هم متصل شوند تا از همبندی هم پتانسیل ساز بین پایه ها اطمینان حاصل شود. ملاحظات حفاظت در برابر خوردگی باید رعایت شود.

اگر بنا به دلایل سازه ای (با توجه به سطح تماس کم نسبت به فونداسیون یکپارچه)، الکترود زمین دارای مقاومت کافی نباشد (شکل 7-5)، باید یک الکترود رینگ مانند بند 2-3 اجرا شود.

2-7  فونداسیون هایی با مقاومت ارت بالا

2-7-1  عمومی

در جاهایی که الکترود زمین فونداسیون تماس کافی با زمین ندارد، به دلیل:

-        بتن مقاوم در برابر آب مطابق DIN EN 206 و DIN 1045-2 (ساختار بتن ضد آب) (شکل 9 را ببینید)،

-         مخزن قیر (مانند ورق قیر، پوشش قیر اصلاح شده با پلیمر) (شکل 10 را ببینید)،

-         ورق پلاستیکی مقاوم در برابر ضربه،

-        عایق حرارتی (عایق محیطی) در سطح پایین یا وجوه جانبی فونداسیون (نگاه کنید به شکل 11) یا

-         لایه های اضافی خاک (مثلاً از مواد بازیافتی) با رسانایی الکتریکی ضعیف

 باید از الکترود رینگ استفاده شود.

2-7-2 شبکه همبندی مشترک (CBN)

به منظور مقابله با اغتشاشات الکترومغناطیسی، یک شبکه همبندی مشترک مطابق DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444) مشخص شده است، باید اجرا شود. علاوه بر این، یک هادی همبندی اضافی با استفاده  از سیم یا تسمه در اطراف محیط فونداسیون بتن مسلح باید گذاشته شود. هادی باید به صورت شبکه باشد و ابعاد مش آن کمتر از 20 متر × 20 متر نباشد و به طور دائم به

میلگردهای فونداسیون در فواصل حداقل 2 متر متصل گردد.. برای جزئیات بیشتر به بند 2-2 مراجعه کنید.

باید بین هادی همبندی و موارد زیر اتصال انجام شود:

-         شینه اصلی زمین، برای اتصال همبندی همپتانسیل سازی حفاظتی (به DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410) مراجعه کنید).

-         رینگ ارت، در امتداد محیط فونداسیون و  در فواصل کمتر از 20 متر.

-         سیستم حفاظت از صاعقه، در هر هادی نزولی.

-         دیگر اعضای هادی و رسانای سازه، برای همبندی همپتانسیل سازی عملکردی.

ممکن است اقدامات دیگر مانند موارد مشخص شده در DIN EN 50310 (VDE 0800 2-310) و DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) مورد نیاز باشد.

2-8  ا اجزای اتصال

اجزای اتصال برای اتصال سیستم ارتینگ به تاسیسات الکتریکی مورد نیاز است.

این اتصالات شامل:

-        شینه اصلی زمین، برای همبندی همپتانسیل سازی حفاظتی

-         هر شینه همبندی اضافی

-         هادی های نزولی سیستم حفاظت در برابر صاعقه

-         سایر اجزای فلزی تاسیسات

اجزای اتصال به شینه اصلی زمین مطابق با DIN VDE 0618-1 (VDE 0618-1) برای اتصال همبندی همپتانسیل ساز حفاظتی، باید در نزدیکی تابلوی توزیع اصلی قرار گیرند. سایر اجزای اتصال باید در صورت لزوم نصب شوند (به عنوان مثال در اتاق های کنترل خدمات، شفت آسانسور). تمام این اجزاء باید در نقشه چیدمان به همراه ابعاد لازم مشخص شوند. برای نمونه هایی از اجزای اتصال به شکل 14 مراجعه کنید.

سرهای اتصال باید از نقطه ورودی حداقل 1.5 متر در معرض دید باشند. آنها باید در طول کار ساخت و ساز به وضوح علامت گذاری شوند.

در مواردی که قرار است یک الکترود زمین فونداسیون بخشی از یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، باید از اجزای اضافی لازم برای اتصال الکترود به هادی های نزولی استفاده شود، تعداد و انواع این قطعات مطابق است با DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305) -3).

باید دقت شود که مقاومت تماس بین اجزای اتصال و الکترود فونداسیون یا رینگ ارت یا شینه های همبندی تا حد امکان کم باشد، (کمتر از Ω 0.2)

اجزای اتصالی که در لایه های ضد آب نفوذ می کنند باید با مشخصات DIN EN 62561-5 (VDE 0185-561-5) و DIN 18195-93 مطابقت داشته باشند.

2-9  اتصالات

اجزای یک الکترود ارت فونداسیون باید با جوش، پیچ و مهره یا گیره به طور بادوام به هم متصل شوند تا تداوم ایجاد شود. اتصالات جوشی با آرماتور باید مطابق با DIN EN ISO 17660 در ارتباط با DIN EN ISO 4063 انجام شود. اتصالات جوشی تنها پس از مشورت با مهندس متخصص مسئول مجاز است. در مورد اتصالات جوشی، طول جوش باید حداقل 50 میلی متر باشد.

در جایی که قرار است یک الکترود فونداسیون یا رینگ ارت بخشی از یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، هر قطعه اتصال استفاده شده باید با DIN EN 62561-1 (VDE 0185-561-1) مطابقت داشته باشد.

اگر بتن به صورت مکانیکی متراکم شود (مثلاً با استفاده از ویبراتور)، نباید از رابط‌های کلیپسی برای بستن استفاده کرد.

3- متریال

3-1  الکترودهای زمین فونداسیون و هادی های همبندی عملکردی

الکترودهای زمین فونداسیون و هادی های همبندی عملکردی باید از :

-         مقطع دایره ای، حداقل به قطر 10 میلی متر (میله ها) یا

-         مقطع مستطیلی، یعنی تسمه حداقل 30 میلی متر × 3.5 میلی متر .

الکترود ممکن است از فولاد روشن یا گالوانیزه باشد.

در مواردی که غیر از نیازهای معمولی باید برآورده شود، ممکن است از مس یا فولاد ضد زنگ استفاده شود. خطر خوردگی الکترولیتی در مواردی که مواد غیر مشابه در تماس هستند (به ویژه در موارد تماس بین الکترود زمین و فولاد سازه) باید در نظر گرفته شود.

در ساختمان هایی که واحد تغذیه ترانسفورماتوری نصب می شود، الزامات ویژه مطابق با استاندارد DIN EN 50522 (VDE 0101-2) و DIN EN 61936-1 (VDE 0101-1) باید رعایت شود.

اگر قرار است یک الکترود زمین فونداسیون بخشی از یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، مواد برای هادی ها باید با DIN EN 62561-2 (VDE 0185-561-2) مطابقت داشته باشند.

3-2  الکترودهای رینگ (رینگ ارت)

الکترودهای رینگ ارت زمین باید به شکل

-        میله های فولادی گرد با قطر حداقل 10 میلی متر،

-         تسمه فولادی، حداقل 30 میلی متر × 3.5 میلی متر ، یا

-         کابل های مسی چند رشته ای (ساده یا قلع دار)، با حداقل اندازه مقطع 50 میلی متر مربع.

میله ها و تسمه ها باید به طور دائمی در برابر خوردگی مقاوم باشند (مانند فولاد ضد زنگ با بیش از 16 درصد کروم،  5 درصد نیکل،  2 درصد مولیبدن و کمتر از 0.08 درصد کربن). مواد گالوانیزه گرم نباید مورد استفاده قرار گیرد.

در ساختمان هایی که واحد نغذیه ترانسفورماتوری نصب می شود، الزامات ویژه مطابق با استاندارد DIN EN 50522 (VDE 0101-2) و DIN EN 61936-1 (VDE 0101-1) باید رعایت شود.

اگر قرار است الکترود رینگ ارت بخشی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، مواد برای هادی ها باید با DIN EN 62561-2 (VDE 0185-561-2) مطابقت داشته باشند.

3-3  متریال  اجزای اتصال و اتصالات برای الکترودهای زمین فونداسیون

سرهای اتصال و صفحات اتصال الکترودهای زمین فونداسوینون باید از مواد دائمی مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.

سرهای اتصال میبایست از متریال زیر ساخته شده باشند:

-        میله های فولادی گرد با قطر حداقل 10 میلی متر

-         نوار فولادی، حداقل 30 میلی متر × 3.5 میلی متر

-         کابل های مسی نوع NYY، با حداقل اندازه مقطع 50 میلی متر مربع، یا

-        کابل های مسی چند رشته ای (ساده یا قلع دار)، با حداقل اندازه مقطع 50 میلی متر مربع.

میله ها و تسمه ها باید به طور دائمی در برابر خوردگی مقاوم باشند (مانند فولاد ضد زنگ با محتوای بیش از 16 درصد کروم،  5 درصد نیکل،  2 درصد مولیبدن و کمتر از 0.08 درصد کربن). گالوانیزه گرم. مواد نباید استفاده شود.

نقاط اصلی ارت شامل اجزای فلزی با رزوه مهره M10 × 1.5 یا بیشتر ممکن است به عنوان صفحه اتصال عمل کنند.

اتصالات فولادی تعبیه شده در بتن تا عمق حداقل 5 سانتی متر از هر طرف می تواند گالوانیزه یا غیر گالوانیزه شود.

اگر قرار است یک الکترود زمین فونداسیون بخشی از یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، اتصال دهنده ها باید مطابق با DIN EN 62561-1 (VDE 0185-561-1) باشند.

3-4  متریال اجزای اتصال و اتصالات برای الکترودهای رینگ ارت

اجزای اتصال و کانکتورهای الکترودهای رینگ ارت باید به شکل:

-         میله های فولادی گرد با قطر حداقل 10 میلی متر،

-         نوار فولادی، حداقل 30 میلی متر × 3.5 میلی متر ، یا

-         کابل های مسی چند رشته ای (لخت یا قلع دار)، با حداقل اندازه مقطع 50 میلی متر مربع.

میله ها و تسمه های فولادی گرد باید به طور دائمی در برابر خوردگی مقاوم باشند (مانند فولاد ضد زنگ با محتوای بیش از 16 درصد کروم،  5 درصد نیکل،  2 درصد مولیبدن و کمتر از 0.08 درصد کربن) یا باید از فولاد گالوانیزه گرم با پوشش پلاستیکی بادوام ساخته شده باشد.از مواد گالوانیزه گرم بدون پوشش نباید استفاده شود.

اتصالات مدفون باید با استفاده از نوار محافظ در برابر خوردگی در نقاط اتصال محافظت شوند.

اگر قرار است الکترود رینگ ارت بخشی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه باشد، اتصال دهنده ها باید مطابق با استاندارد DIN EN 62561-1 (VDE 0185-561-1) باشند.

4-  مستندسازی و اندازه گیری مقاومت

4-1  عمومی

قبل از قرار دادن بتن باید مدارک تهیه شود (بند 4-2 ) و مقدار مقاومت توسط یک برقکار یا یک پیمانکار متخصص سیستم های حفاظت در برابر صاعقه اندازه گیری شود (بند 4-3).

4-2  اسناد و مدارک

اسناد باید شامل موارد زیر باشد:

-        نقشه های چیدمان الکترود زمین که باید نصب شود، از جمله هادی همپتانسیل سازی.

-        عکس های واضح دار از سیستم های ارتینگ.

-         تصاویری از اتصالات که به راحتی قابل شناسایی باشند (به عنوان مثال در شینه اصلی زمین، اجزای اتصال سیستم حفاظت در برابر صاعقه).

-         نتایج اندازه گیری مقاومت مانند بند 4-3.

برای دریافت نمونه ای از چنین اسنادی به پیوست A استاندارد مراجعه کنید.

4-3  اندازه گیری مقاومت

اندازه گیری مقاومت بین قطعه اتصال در شینه اصلی زمین و سایر اجزای اتصال، با استفاده از ابزارهای ذکر شده در DIN EN 61557-4 (VDE 0413-4)، نباید از 0.2 اهم تجاوز کند (به 2-8 مراجعه کنید). اندازه گیری باید قبل از بتن ریزی انجام شود.

توجه:  مطابق با DIN EN 61557-4 (VDE 0413-4)، جریان برای کوچکترین محدوده اندازه گیری 0.2 آمپر خواهد بود.