CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG - HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG

TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCXDVN 9385 : 2012 BS 6651:1999 Xuất lần CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG - HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG Protection of structures against lightning - Guide for design, inspection and maintenance Hà nội - 2012 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Lời nói đầu TCVN 9385:2012 chuyển đổi từ TCXDVN 46:2007 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định khoản Điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm b khoản Điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 9385:2012 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Mục Lục: Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Quy định chung Chức hệ thống chống sét Vật liệu kích thước Sự cần thiết việc phòng chống sét Vùng bảo vệ Các lưu ý thiết kế hệ thống chống sét 10 Các phận hệ thống chống sét 11 Bộ phận thu sét 12 Dây xuống 13 Mạng nối đất 14 Cực nối đất 15 Kim loại công trình 16 Kết cấu cao 20 m 17 Công trình có mái che dễ cháy 18 Nhà chứa vật có khả gây nổ dễ cháy 19 Nhà 20 Hàng rào 21 Cây kết cấu gần 22 Các công trình có ăng ten vô tuyến truyền truyền hình 23 Các công trình khác 24 Sự ăn mòn 25 Lắp dựng kết cấu 26 Dây điện cao 27 Kiểm tra 28 Đo đạc 29 Lưu trữ hồ sơ 30 Bảo trì Phụ lục A (tham khảo): Các khía cạnh kỹ thuật tượng sét Phụ lục B (tham khảo): Giải thích số điều khoản tiêu chuẩn Phụ lục C (tham khảo): Hướng dẫn chung chống sét cho thiết bị điện công trình Phụ lục D (tham khảo): Một số ví dụ tính toán Phụ lục E (tham khảo): Hướng dẫn sử dụng Bản đồ mật độ sét lãnh thổ Việt Nam Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Chống sét cho công trình xây dựng - Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống Protection of structures against lightning - Guide for design, inspection and maintenance Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn đưa dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống chống sét cho công trình xây dựng Tiêu chuẩn đưa dẫn cho việc chống sét trường hợp đặc biệt kho chứa chất nổ, công trình tạm cần cẩu, khán đài kết cấu khung thép, dẫn chống sét cho hệ thống lưu trữ liệu điện tử 1.2 Tiêu chuẩn không áp dụng cho công trình khai thác dầu, khí biển, công trình đặc biệt hay áp dụng công nghệ chống sét khác Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm công bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) BS 7430:1998, Code of practice for earthing BS 923-2:1980, Guide on high-voltage testing techniques BS 5698-1, Guide to pulse techniques and apparatus - Part 1: Pulse terms and definitions UL 1449:1985, Standard for safety for transient voltage surge suppressors ITU-T K.12 (2000), Characteristics of gas discharge tubes for the protection of telecommunications installations Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Hệ thống chống sét (Lightning protection system) Toàn hệ thống dây dẫn sử dụng để bảo vệ công trình khỏi tác động sét đánh 3.2 Bộ phận thu sét (Air termination network) Một phận hệ thống chống sét nhằm mục đích thu hút sét đánh vào 3.3 Mạng nối đất (Earth termination network) Một phận hệ thống chống sét nhằm mục đích tiêu tán dòng điện sét xuống đất 3.4 Dây xuống (Down conductor) Dây dẫn nối phận thu sét mạng nối đất 3.5 Cực nối đất (Earth electrode) Bộ phận nhóm phận dẫn điện có tiếp xúc với đất truyền dòng điện sét xuống đất 3.6 Cực nối đất mạch vòng (Ring earth electrode) Cực nối đất tạo vòng khép kín xung quanh công trình bề mặt đất, phía móng công trình 3.7 Cực nối đất tham chiếu (Reference earth electrode) Cực nối đất tách hoàn toàn khỏi mạng nối đất để dùng vào mục đích đo đạc kiểm tra 3.8 Điện cảm tự cảm (Self-inductance) Đặc trưng dây dẫn mạch tạo trường điện từ ngược có dòng điện thay đổi truyền qua chúng Điện cảm tự cảm dây dẫn mạch tạo điện động tính từ công thức: V =L di dt (1) Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA đó: V trường điện từ ngược tính vôn (V); L điện cảm tự cảm tính Henri (H); di dt tốc độ thay đổi dòng tính Ampe giây (A/s) 3.9 Điện cảm tương hỗ (Mutual-inductance) Đặc trưng mạch điện áp tạo vòng kín dòng điện thay đổi dây dẫn độc lập Điện cảm tương hỗ vòng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V =M di dt (2) đó: V điện áp tự cảm vòng kín tính vôn (V); M điện cảm tương hỗ tính Henri (H); di dt tốc độ thay đổi dòng dây dẫn độc lập tính Ampe giây (A/s) 3.10 Điện cảm truyền dẫn (Transfer-inductance) Đặc trưng mạch điện áp tạo vòng kín dòng điện thay đổi mạch khác mà phần nằm vòng kín Điện cảm truyền dẫn vòng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V = Mt di dt (3) đó: V điện áp tự cảm vòng kín tính vôn (V); Mt điện cảm truyền dẫn tính Henri (H); di dt tốc độ thay đổi dòng mạch khác tính Ampe giây (A/s) 3.11 Vùng bảo vệ (Zone of protection) Thể tích mà dây dẫn sét tạo khả chống sét đánh thẳng cách thu sét đánh vào Quy định chung 4.1 Các hướng dẫn tiêu chuẩn mang tính tổng quát, áp dụng vào hệ thống chống sét cụ thể cần xem xét tới điều kiện thực tế liên quan đến hệ thống Trong trường hợp đặc biệt khó khăn cần tham khảo ý kiến chuyên gia 4.2 Trước tiến hành thiết kế chi tiết hệ thống chống sét, cần phải định xem công trình có cần chống sét hay không, cần phải xem xét điều đặc biệt có liên quan đến công trình (xem Điều Điều 8) 4.3 Cần kiểm tra công trình công trình chưa xây dựng kiểm tra hồ sơ vẽ thuyết minh kỹ thuật theo yêu cầu phòng chống sét quy định tiêu chuẩn 4.4 Đối với công trình chi tiết kim loại phù hợp cần phải đặc biệt quan tâm tới việc bố trí tất phận hệ thống chống sét cho vừa đáp ứng yêu cầu chống sét vừa không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ công trình 4.5 Đối với công trình xây dựng có đa phần kết cấu kim loại nên sử dụng phận kim loại hệ thống chống sét để làm tăng số lượng phận dẫn sét Như Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA vừa tiết kiệm kinh phí cho hệ thống chống sét lại không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ công trình Tuy nhiên, sét đánh vào phần kim loại, đặc biệt kim loại sơn mạ, phá hủy lớp sơn mạ kim loại; khối xây có cốt thép gây đổ khối xây Có thể giảm thiểu rủi ro giải pháp sử dụng hệ thống chống sét cố định bề mặt công trình 4.6 Những kết cấu kim loại thường sử dụng phận hệ thống chống sét gồm có khung thép, cốt thép bê tông, chi tiết kim loại mái, ray để vệ sinh cửa sổ nhà cao tầng 4.7 Toàn công trình phải bảo vệ hệ thống chống sét kết nối hoàn chỉnh với nhau, phận công trình tách để bảo vệ riêng Chức hệ thống chống sét Chức hệ thống thu dẫn sét thu hút sét đánh vào chuyển dòng điện sét tạo xuống đất cách an toàn, tránh sét đánh vào phần kết cấu khác cần bảo vệ công trình Phạm vi thu sét hệ thống thu dẫn sét không cố định coi hàm mức độ tiêu tán dòng điện sét Bởi phạm vi thu sét đại lượng thống kê Mặt khác, phạm vi thu sét bị ảnh hưởng cách cấu tạo hệ thống thu dẫn sét, đặt theo chiều ngang chiều thẳng đứng tương đương Do không thiết phải sử dụng đầu thu nhọn chóp nhọn, ngoại trừ việc cần thiết mặt thực tiễn Vật liệu kích thước 6.1 Vật liệu Khi lựa chọn vật liệu, cần xem xét nguy bị ăn mòn bao gồm ăn mòn điện hóa Đối với việc bảo vệ dây dẫn, cần ý lớp bảo vệ chống lại ăn mòn môi trường khắc nghiệt, ví dụ: a) Phủ dây dẫn chì dày mm đỉnh ống khói Bọc chì hai đầu điểm đấu nối; b) Nếu phận thu sét nên để trần, không dùng lớp PVC mỏng mm để bọc trường hợp cần chống gỉ (đặc biệt vật liệu nhôm) Tiết diện mối nối khoảng nửa mối nối (xem 12.10.2) 6.2 Kích thước Kích thước phận hợp thành hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu nêu Bảng Bảng Độ dày kim loại sử dụng mái nhà tạo thành phần hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu Bảng Bảng - Vật liệu, cấu tạo tiết diện tối thiểu kim thu sét, dây dẫn sét, dây xuống chôn đất Vật liệu Cấu tạo Tiết diện tối thiểua (mm2) Ghi Đồng Dây dẹt đặc 50 Chiều dày tối thiểu mm Dây tròn đặce 50 Đường kính mm Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf,g 200 Đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 50 Chiều dày tối thiểu mm Dây tròn đặce 50 Đường kính mm Đồng phủ thiếcb Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN Nhôm Hợp kim nhôm Thép mạ kẽmc Thép không gỉd TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf,g 200 Đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 70 Chiều dày tối thiểu mm Dây tròn đặc 50 Đường kính mm Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây dẹt đặc 50 Chiều dày tối thiểu 2,5 mm Dây tròn đặc 50 Đường kính mm Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf 200 Đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 50 Chiều dày tối thiểu 2,5 mm Dây tròn đặc 50 Đường kính mm Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf,g 200 Đường kính 16 mm Dây dẹt đặch 50 Chiều dày tối thiểu mm Dây tròn đặch 50 Đường kính mm Cáp 70 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf,g 200 Đường kính 16 mm CHÚ THÍCH: a Sai số cho phép: - % b Nhúng nóng phủ điện, chiều dày lớp phủ tối thiểu micron c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục vết sần với chiều dày danh định 50 microns d Chromium 16 %, Nickel %; Carbon 0,07 % e 50 mm2 (đường kính mm) giảm xuống 28 mm2 (đường kính mm) số trường hợp không yêu cầu sức bền học cao Trong trường hợp cần lưu ý giảm khoảng cách điểm cố định f Chỉ áp dụng cho kim thu sét Trường hợp ứng suất phát sinh tải trọng gió gây không lớn sử dụng kim thu sét dài tối đa tới 1m đường kính 10 mm g Chỉ áp dụng cho cắm xuống đất h Nếu phải quan tâm đặc biệt tới vấn đề nhiệt giá trị cần tăng lên 78 mm2 (đường kính 10 mm) dây tròn đặc 75 mm2 (dày tối thiểu mm) dẹt đặc Bảng - Vật liệu, cấu tạo kích thước tối thiểu cực nối đất Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Kích thước tối thiểua Vật liệu Cấu tạo Đồng Cápb 50 mm2 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcb 50 mm2 Đường kính mm Cọc nối đất b Dây dẹt đặc Thép Dây nối Tấm đất đất 50 mm Dây tròn đặc Đường kính 15 mm Ống Đường kính 20 mm nối Ghi Chiều dày tối thiểu 2mm Chiều dày thành ống tối thiểu mm Tấm đặc 500 mm x Chiều dày tối thiểu 500 mm mm Tấm mắt cáo 600 mm x Tiết diện 25 mm x 600 mm mm Dây tròn mạ kẽmc đặc Đường kính Đường 16 mmd kính 10 mm Ống mạ kẽmc Đường kính 25 mmd 90 mm2 Dây dẹt đặc mạ kẽmc Tấm đặc kẽmc Chiều dày thành ống tối thiểu mm Chiều dày tối thiểu mm mạ 500 mm x Chiều dày tối thiểu 500 mm mm Tấm mắt cáo mạ kẽmc 600 mm x Tiết diện 30 mm x 600 mm mm Dây tròn đặc Đường kính mạ đồngc,e 14 mm Dây tròn không mạf đặc Mạ đồng 99,9% đồng, dày tối thiểu 250 microns Đường kính 10 mm Dây dẹt đặc trần mạ kẽmf,g 75 mm2 Chiều dày tối thiểu mm Cáp mạ kẽmf,g 70 mm2 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Thép ống mạ 50 mm x 50 kẽmc mm x mm Thép không gỉ Dây tròn đặc Dây dẹt đặc Đường kính Đường 16 mm kính 10 mm 100 mm2 Chiều dày tối thiểu mm CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA a Sai số cho phép: -3 % b Có thể phủ thiếc c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục vết sần với chiều dày danh định 50 microns vật liệu tròn 70 microns vật liệu dẹt d Chân ống cần tiện trước mạ kẽm e Đồng cần liên kết với lõi thép f Chỉ cho phép hoàn toàn chôn Bê tông g Chỉ cho phép liên kết tốt điểm cách không 5m với cốt thép phận móng có tiếp xúc với đất Bảng - Độ dày tối thiểu kim loại sử dụng để lợp mái nhà tạo thành phần hệ thống chống sét Vật liệu Độ dày tối thiểu (mm) Thép mạ 0,5 Thép không gỉ 0,4 Đồng 0,3 Nhôm kẽm 0,7 Chì 2,0 CHÚ THÍCH: Các số liệu bảng hợp lý mái nhà phần hệ thống chống sét Tuy nhiên có nguy kim loại bị đánh thủng cú sét đánh thẳng Sự cần thiết việc phòng chống sét 7.1 Nguyên tắc chung Các công trình có nguy cháy nổ cao nhà máy sản xuất thuốc nổ, kho chứa nhiên liệu tương đương cần bảo vệ cao khỏi nguy bị sét đánh Chi tiết cho việc bảo vệ công trình xem Điều 18 Đối với công trình khác, yêu cầu phòng chống sét đề cập đến tiêu chuẩn đủ đáp ứng câu hỏi đặt có cần chống sét hay không Trong nhiều trường hợp, yêu cầu cần thiết phải chống sét rõ ràng, ví dụ: a) Nơi tụ họp đông người; b) Nơi cần phải bảo vệ dịch vụ công cộng thiết yếu; c) Nơi mà quanh khu vực thường xuyên xảy sét đánh; d) Nơi có kết cấu cao đứng đơn độc mình; e) Nơi có công trình có giá trị văn hóa lịch sử; f) Nơi có chứa vật liệu dễ cháy, nổ Tuy nhiên, nhiều trường hợp khác không dễ định Trong trường hợp cần tham khảo 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6 nhiều yếu tố ảnh hưởng đến xác suất sét đánh phân tích hậu Cũng có số yếu tố đánh giá chúng bao trùm lên tất yếu tố khác Ví dụ yêu cầu không xảy nguy tránh sống người việc tất người sống tòa nhà cảm thấy an toàn định cần có hệ thống chống sét, thông thường điều không cần thiết Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Không có hướng dẫn cụ thể cho vấn đề tiến hành đánh giá vào xác suất sét đánh vào công trình với yếu tố sau: 1) Công tòa nhà 2) Tính chất việc xây dựng tòa nhà 3) Giá trị vật thể tòa nhà hậu sét đánh gây 4) Vị trí tòa nhà 5) Chiều cao công trình 7.2 Xác định xác suất sét đánh vào công trình Xác suất công trình kết cấu bị sét đánh năm tích "mật độ sét phóng xuống đất" "diện tích thu sét hữu dụng" kết cấu Mật độ sét phóng xuống đất - Ng số lần sét phóng xuống mặt đất km2 năm Giá trị Ng thay đổi lớn Ước tính giá trị Ng trung bình năm tính toán quan sát nhiều năm cho vùng giới cho Bảng Hình Bản đồ mật độ sét đánh trung bình năm lãnh thổ Việt Nam cho Hình (Do viện Vật lý địa cầu ban hành năm 2006) Số liệu mật độ sét đánh trung bình năm trạm khí tượng Việt Nam cho Phụ lục E Các mức đồng mức sử dụng đồ Hình dao động từ 1,4 đến 13,7 Khi áp dụng giá trị mật độ sét phóng xuống đất cho vị trí không nằm đường đồng mức để tính toán nên lấy giá trị lớn giá trị đường đồng mức lân cận Ví dụ vị trí nằm hai đường đồng mức có giá trị 5,7 8,2 lấy giá trị mật độ sét phóng xuống đất 8,2 lần/km2/năm; vị trí nằm hai đường đồng mức có giá trị 8,2 10,9 lấy giá trị mật độ sét phóng xuống đất 10,9 lần/km2/năm; vị trí nằm vùng có giá trị lớn 13,7 lấy giá trị mật độ sét phóng xuống đất 16,7 lần/km2/năm Có thể tham khảo Phụ lục E mật độ sét phóng xuống đất cho địa danh lập sở đồ mật độ sét (xem Hình 2) khuyến cáo mục Diện tích thu sét hữu dụng kết cấu diện tích mặt công trình kéo dài tất hướng có tính đến chiều cao Cạnh diện tích thu sét hữu dụng mở rộng từ cạnh kết cấu khoảng chiều cao kết cấu điểm tính chiều cao Bởi vậy, tòa nhà hình chữ nhật đơn giản có chiều dài L, chiều rộng W, chiều cao H (đơn vị tính m), diện tích thu sét hữu dụng có độ dài (L + 2H) m chiều rộng (W + 2H) m với góc tròn tạo 14 đường tròn có bán kính H Như diện tích thu sét hữu dụng Ac (m2) (xem Hình ví dụ Phụ lục D: Ac = LW + LH + 2WP + πH2 (4) Xác suất sét đánh vào công trình năm, p tính sau: P = Ac x Ng x 10-6 (5) Bảng - Mối quan hệ số ngày có sét đánh năm số lần sét đánh km2/năm Số ngày có sét đánh Số lần sét đánh km2 năm năm Trung bình Khoảng giới hạn 0,2 Từ 0,1 đến 0,5 10 0,5 Từ 0,15 đến 1,0 20 1,1 Từ 0,3 đến 3,0 30 1,9 Từ 0,6 đến 5,0 40 2,8 Từ 0,8 đến 8,0 50 3,7 Từ 1,2 đến 10,0 60 4,7 Từ 1,8 đến 12,0 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA CHÚ THÍCH: Phủ lớp chống gỉ cho tất nút liên kết Hình - Điểm đo kiểm tra Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Hình - Các kiểu kim thu sét điển hình Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Hình - Thu sét cho mái Hình chiếu B *Nối dây xuống dây thu sét phần mái thấp Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Chu vi = 24 +24 +12 +12 = 72 m Số dây xuống cần thiết = 72/20 = CHÚ THÍCH 1: Cần bố trí lưới thu sét dọc chu vi bao mái điểm mái cách m trừ phận thấp cho phép cách xa thêm m chiều cao chênh mái CHÚ THÍCH 2: Không cần lưới thu sét ngang tường mái quanh giếng trời; vùng bảo vệ có góc 60o tạo dây thu sét kết cấu 20 m Không áp dụng cho kết cấu cao 20 m Hình 10 - Thu sét cho mái có nhiều độ cao khác Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA CHÚ THÍCH 1: Nếu S > 10+2H cần bổ sung dây thu sét dọc nhà để khoảng cách dây thu sét < 10 m CHÚ THÍCH 2: Nếu chiều dài mái vượt 20 m cần bổ sung dây dẫn ngang CHÚ THÍCH 3: Các hình vẽ dây xuống Hình 11 - Thu sét cho mái có diện tích lớn nhiều đỉnh Các mái có góc dốc lớn từ 45o trở lên yêu cầu dây thu sét Các mái có diềm mái cách bờ chưa đến m 3) 4) CHÚ THÍCH: Các ví dụ minh họa cho nhiều loại mái có kích thước khác Khi thiết kế lưới thu sét mái cần tuân thủ nguyên tắc: - Không phận mái cách dây thu sét m - Cần đảm bảo kích thước ô lưới tối đa 20 m x 10 m a) Bộ phận thu sét dây xuống Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA b) Các dây dẫn sét nằm lợp CHÚ DẪN Dây dẫn chìm • Kim thu sét (kim trần không sơn bọc, cao 0,3 m) kim loại Hình 12 - Thu sét dây xuống đặt mái dốc với chiều cao 20 m CHÚ THÍCH: Các dây dẫn ngang cần liên kết vị trí giao quy định 12.10.4 Hình 13 - Thu sét dây xuống cho công trình mái CHÚ THÍCH: Thu sét cho kết cấu BTCT hay kết cấu thép cao cần đảm bảo: a) Lưới thu nằm ngang bố trí theo ô 10 m x 20 m b) Liên kết với kết cấu thép góc với khoảng cách 20 m dọc chu vi chân phần nhô cao mái thấp đoạn 0,5 m Hình 14 - Thu sét cho công trình có tháp cao dẫn điện Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA * Thể liên kết vào kết cấu thép mái CHÚ THÍCH 1: Lưới thu sét m x 10 m nhỏ hơn, tùy thuộc vào nguy rủi ro CHÚ THÍCH 2: Không thể dây xuống hình vẽ Hình 15 - Thu sét cho công trình có chứa chất dễ gây cháy nổ 12 Dây xuống 12.1 Khái niệm chung Chức dây xuống tạo nhánh có điện trở thấp từ phận thu sét xuống cực nối đất cho dòng điện sét dẫn xuống đất cách an toàn Tiêu chuẩn bao hàm việc sử dụng dây xuống theo nhiều kiểu bao gồm cách sử dụng thép dẹt, thép tròn, cốt thép trụ kết cấu thépŠ Bất phận kết cấu công trình dẫn điện tốt làm dây xuống kết nối cách thích hợp với phận thu sét nối đất Nói chung, sử dụng nhiều dây xuống giảm rủi ro tượng lan truyền sét tượng không mong muốn khác Tương tự, dây dẫn lớn làm giảm rủi ro tượng lan truyền sét, đặc biệt bọc cách điện Sử dụng dây dẫn có lớp bọc không làm giảm số lượng dây xuống kiến nghị tiêu chuẩn Trong thực tế, tùy thuộc vào dạng công trình, thông thường cần có dây xuống đặt song song, số toàn dây xuống phần kết cấu công trình Ví dụ, khung thép kết cấu Bê tông cốt thép không cần dây xuống thân khung tạo mạng lưới gồm nhiều nhánh xuống đất cách hiệu quả, ngược lại kết cấu làm hoàn toàn từ vật liệu không dẫn điện cần dây xuống bố trí theo kích thước dạng kết cấu Tóm lại, hệ thống dây xuống thực nên dẫn thẳng từ phận thu sét đến mạng lưới nối đất đặt đối xứng xung quanh tường bao công trình góc Trong trường hợp, cần phải lưu ý đến tượng lan truyền sét (xem 12.5) Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA CHÚ THÍCH: Chiều dày nhỏ sử dụng lợp kim loại làm phận hệ thống chống sét là: - Thép mạ kẽm 0,5 mm - Đồng 0,3 mm - Nhôm, kẽm 0,7 mm - Chì 2,0 mm Hình 16 - Kẹp đấu nối phận thu sét cho mái trường hợp mái kim loại sử dụng làm phận hệ thống chống sét 12.2 Bố trí dây xuống Bố trí dây xuống cho nhiều dạng công trình, có khung thép xem Hình 18 Trong công trình có chiều cao lớn, khung thép cốt thép bê tông phải liên kết với tham gia vào tiêu tán dòng điện sét với cột thẳng đứng chi tiết tương tự, chúng nên liên kết phần phần Thiết kế hệ thống chống sét bao gồm cột liên tục trụ thẳng đứng bố trí phù hợp với 12.3 Với công trình có khung thép công trình bê tông cốt thép không cần thiết phải bố trí, dây xuống riêng rẽ Hình 18a minh họa công trình có khung thép Theo không cần bố trí thêm dây xuống cần nối đất phù hợp với tiêu chuẩn Hình 18b thể cách bố trí dây xuống trường hợp mái đua cạnh Hình 18c thể cách bố trí trường hợp phòng khiêu vũ bể bơi có khu phụ trợ Hình 18d, Hình 18e, Hình 18f Hình 18g thể công trình có hình dạng mà bố trí tất dây xuống cố định tường bao Cần phải thận trọng lựa chọn khoảng cách dây xuống phù hợp để tránh khu vực vào, lưu ý đến yêu cầu tránh điện áp bước nguy hiểm bề mặt đất (tham khảo thêm Hình 19) 12.3 Số lượng khuyến cáo Vị trí khoảng cách dây xuống công trình lớn thường phụ thuộc vào kiến trúc Tuy nhiên, nên bố trí dây xuống với khoảng cách dây 20 m nhỏ theo chu vi cao độ mái cao độ Công trình có chiều cao 20 m phải bố trí dây cách không 10 m 12.4 Những công trình cao khó thực việc đo kiểm tra Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Với công trình có chiều cao lớn, điều kiện kiểm tra đo đạc khó, cần phải có biện pháp đo kiểm tra tính liên tục hệ thống Cần hai dây xuống cho công tác đo đạc (xem Hình 4) 12.5 Bố trí đường dẫn xuống Dây xuống cần phải theo lối thẳng lưới thu sét mạng nối đất Khi sử dụng nhiều dây xuống dây xuống cần xếp tốt xung quanh tường bao công trình, góc (xem Hình 18), tùy thuộc vào kiến trúc khả thi công Trong việc định tuyến xuống, cần phải cân nhắc đến việc liên kết dây xuống với chi tiết thép công trình, ví dụ trụ, cốt thép chi tiết kim loại liên tục cố định công trình có khả liên kết Các tường bao quanh sân thượng giếng trời sử dụng để gắn dây xuống không sử dụng vách lồng thang máy (xem 15.3.11) Các sân thượng có tường bao 20 m phải trang bị dây xuống Tuy nhiên, cần có tối thiểu hai dây xuống bố trí đối xứng 12.6 Sử dụng cốt thép kết cấu bê tông 12.6.1 Nguyên tắc chung Các chi tiết cụ thể cần định giai đoạn thiết kế thi công công trình (xem 9.5) 12.6.2 Tính dẫn điện liên tục Các cốt thép kết cấu bê tông cốt thép đúc chỗ hàn, trường hợp hiển nhiên tạo khả truyền điện liên tục Thông thường chúng nối buộc với dây nối kim loại điểm giao Mặc dù vậy, không kể đến mối liên kết tình cờ tự nhiên kim loại, số lượng lớn mối giao thi công đảm bảo tách nhỏ cường độ dòng điện sét thành nhiều nhánh tiêu tán song song Kinh nghiệm kết cấu rõ ràng tận dụng phận hệ thống chống sét Tuy nhiên, cần lưu ý vấn đề sau: a) Phải đảm bảo tiếp xúc cốt thép, ví dụ cách cố định chúng dây buộc; b) Cần phải nối cốt thép đứng với cốt thép đứng với cốt thép ngang 12.6.3 Bê tông ứng lực trước Các dây dẫn sét không kết nối với cột, dầm hay giằng bê tông cốt thép ứng lực trước thép ứng lực trước không liên kết tính dẫn điện liên tục 12.6.4 Bê tông đúc sẵn Trong trường hợp cột, dầm hay trụ bê tông cốt thép đúc sẵn cốt thép sử dụng dây dẫn đoạn cốt thép cấu kiện riêng biệt gắn kết với đảm bảo tính dẫn điện liên tục 12.7 Tuyến bên Khi khả bố trí tuyến dây xuống phía bên không khả thi không thích hợp (xem 12.8.3), dây xuống bố trí vào ống rỗng vật liệu phi kim loại, không cháy kéo thẳng xuống đất (xem Hình 20) Bất rãnh che kín, máng thiết bị, ống máng cáp chạy suốt chiều cao công trình không chứa sợi dây cáp sử dụng cho mục đích 12.8 Uốn góc nhọn nhánh vòng 12.8.1 Điều kiện thực tế lúc cho phép tuyến theo đường thẳng Tuy chấp nhận uốn góc nhọn số vị trí, ví dụ gờ mái, cần lưu ý nhánh vòng dây dẫn làm điện cảm cao giảm xuống nhanh làm cho việc tiêu tán Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA dòng điện sét xảy phía hở nhánh vòng Về bản, rủi ro xuất chiều dài dây dẫn tạo nhánh vòng vượt lần chiều rộng phần hở mạch (Xem Hình 21) 12.8.2 Khi tránh nhánh vòng dài, ví dụ trường hợp tường lan can, tường mái, dây dẫn phải đặt cho khoảng cách phần hở nhánh vòng đáp ứng nguyên tắc đưa 12.8.1 Cách làm khác tạo lỗ qua tường lan can để dây dẫn xuyên qua dễ dàng 12.8.3 Tại công trình có sàn đua ra, cần xét tới nguy lan truyền sét từ dây xuống bên đến người đứng phần nhô Các dây xuống phải theo tuyến bên trong, phù hợp với 12.7, kích thước phần nhô gây nguy lan truyền sét cho người khoảng cách dây xuống lớn 20 m Rủi ro với người chấp nhận chiều cao (h) phần nhô nhỏ m Với phần nhô có chiều cao lớn m chiều rộng (w) phần nhô phải nhỏ (tính theo m) giá trị tính theo biểu thức: W ≤ 15(0,9xh-2,5) (6) Nếu dây xuống theo tuyến bên ngoài, cách xác định h w phần nhô minh họa Hình 21d a) Mặt đứng b) Mặt c) Vùng bảo vệ CHÚ THÍCH: Để tránh tượng lan truyền sét, khoảng cách tối thiểu công trình dây dẫn/cột treo dây m theo 15.2 (lấy khoảng cách lớn nhất) Hình 17 - Bộ phận thu sét vùng bảo vệ công trình đơn giản có chứa chất dễ cháy nổ Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Ký hiệu  Cột chịu lực Cột chịu lực dẫn điện sử dụng làm dây xuống nối đất Dây xuống nối đất bên CHÚ THÍCH 1: Dây xuống phận kết cấu tròn, dẹt đặt mặt công trình CHÚ THÍCH 2: Đối với kết cấu cao 20 m, dây xuống đặt cách không 10 m Hình 18 - Các cách bố trí dây xuống cho dạng công trình cao (dây bố trí thêm bên hay sử dụng phận dẫn điện công trình) Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Hình 19 - Chênh lệch điện áp mặt đất gần cột đỡ, tháp, trụ có cực nối đất nhiều cực đơn 12.9 Liên kết để tránh tượng lan truyền sét Bất chi tiết kim loại phần kết cấu thiết bị công trình có thành phần kim loại thiết kế ngẫu nhiên tiếp xúc với đất phải cách ly liên kết với dây xuống (Xem Điều 17) Tuy nhiên, tính toán 15.2 yêu cầu B.2 cần phải liên kết thứ có tiếp xúc với hệ thống chống sét, trực tiếp không trực tiếp, thông qua liên kết kim loại với kim loại chắn tin cậy không cần dây dẫn liên kết thêm Chỉ dẫn chung áp dụng cho toàn chi tiết kim loại lớn để hở nối không nối với đất Có thể bỏ qua chi tiết nhỏ lề cửa, giá đỡ máng kim loại hay cốt thép dầm nhỏ đơn độc CHÚ THÍCH: Trong phạm vi vấn đề này, chi tiết coi lớn có kích thước cạnh lớn m 12.10 Liên kết 12.10.1 Quy định chung Hầu hết phần hệ thống chống sét thiết kế cho lắp vừa vào mặt chung Tuy nhiên liên kết sử dụng để kết nối phận làm từ kim loại có hình dạng thành phần khác có dạng chuẩn Do tính đa dạng sử dụng chúng nguy ăn mòn nên cần phải ý tới phận kim loại chúng, ví dụ phần kết nối phận kết nối 12.10.2 Các yêu cầu điện Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Một liên kết phải hiệu điện bảo vệ tránh ăn mòn xâm thực môi trường làm việc Các chi tiết kim loại bên kết cấu phần kết cấu phải tiêu tán toàn dòng điện sét đánh vào liên kết chi tiết với hệ thống chống sét phải có tiết diện không nhỏ tiết diện dây dẫn Ngược lại, chi tiết kim loại bên không dễ bị hư hại liên kết chức cân điện áp nhiều tải phần cường độ dòng điện sét Do liên kết bên có tiết diện nhỏ tiết diện dây dẫn 12.10.3 Dự trù cho việc liên kết thiết bị tương lai Đối với công trình, cốt sàn cần phải dự trù cho việc liên kết máy móc thiết bị tương lai với hệ thống chống sét, ví dụ liên kết với thiết bị kim loại cấp gas, nước, hệ thống thoát nước thiết bị khác tương tự Các kết cấu đỡ lưới điện, điện thoại đường dây khác cao không nên liên kết với hệ thống chống sét mà cho phép nhà chức trách có thẩm quyền Hình 20 - Dây xuống ống dẫn bố trí bên 12.10.4 Các mối nối Bất kỳ mối nối khác với mối nối hàn thể gián đoạn hệ thống dẫn điện nhạy cảm với thay đổi hư hỏng Cho nên, hệ thống chống sét mối nối tốt Các mối nối phải hiệu mặt điện, ví dụ kẹp, vít, bu lông, chốt, đinh tán hàn Với mối nối chồng, khoảng chồng lên kiểu dây dẫn phải không nhỏ 20 m Bề mặt tiếp xúc trước hết phải làm sau ngăn chặn tượng ôxy hóa hóa chất chống rỉ thích hợp Mối nối hai kim loại khác phải làm chất khác với kiểu vật liệu Tất mối nối phải bảo vệ ăn mòn xâm thực môi trường phải có diện tiếp xúc thích hợp Kiểm tra định kỳ thuận tiện sử dụng lớp phủ bảo vệ bằng: a) Phủ chất có gốc hóa dầu; b) Phủ cao su phương pháp phun, c) Phủ chất hàn nhiệt Vật liệu sử dụng làm đai ốc bulông phải phù hợp với tiêu chuẩn hành bu lông đai ốc Để bắt bulông dẹt, cần bulông M8 bulông M10 Với mối nối đinh tán, cần phải sử dụng đinh tán có đường kính mm Bulông liên kết dẹt với kim loại có chiều dày nhỏ mm cần phải có miếng đệm với diện tích không nhỏ 10 cm2 phải sử dụng không bulông M8 12.10.5 Các điểm đo kiểm tra Mỗi dây xuống phải bố trí điểm đo kiểm tra vị trí thuận tiện cho việc đo đạc không lộ liễu, dễ bị tác động không mong muốn Cần đặt bảng vị trí, số lượng kiểu cực nối đất điểm kiểm tra 13 Mạng nối đất CHÚ THÍCH: Thông tin thêm mạng nối đất trình bày Phụ lục B 13.1 Điện trở nối đất Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Cực nối đất phải kết nối với dây xuống Mỗi cực phải có điện trở (đo Ω) không vượt 10 nhân với số cực nối đất bố trí (xem 12.3) Tất mạng nối đất nên có điện trở nối đất tổng hợp không vượt 10 Ω không kể đến liên kết với thiết bị khác Điện trở nối đất trước sau hoàn thành liên kết cần đo ghi chép lại sử dụng đợt đo kiểm tra sau (xem 13.4 Điều 28) Nếu điện trở toàn hệ thống chống sét vượt 10 Ω, giảm giá trị cách kéo dài thêm vào điện cực cách liên kết cực nối đất riêng rẽ dây xuống với dây dẫn đặt sâu 0,6 m mặt đất, gọi cực nối đất mạch vòng (xem Hình 22) Các cực nối đất mạch vòng nên bố trí bên thiết bị đầu vào công trình Việc chôn cực nối đất mạch vòng xem phần không tách rời mạng nối đất phải xét đến đánh giá giá trị điện trở nối đất tổng thể hệ thống lắp đặt Trong kết cấu khung thép, cấu kiện khung thép thường liên kết chắn đảm bảo sử dụng dây xuống Phần thấp kết cấu nên nối đất cách thỏa đáng, với dây xuống bố trí tuân theo yêu cầu 12.3 Trong hầu hết trường hợp, móng công trình có điện trở nối đất thấp phù hợp mà không cần cực nối đất khác, đặc biệt móng công trình bao gồm cọc có cốt thép Việc đo điện trở nối đất móng vừa hoàn thành định liệu thân móng đảm bảo chưa hay có cần thêm cực nối đất (xem B.1.5) Trong công trình có, việc đo điện trở nối đất móng bất khả thi phải tìm kiếm giải pháp nối đất khác trình bày Điều 14 Nếu sử dụng móng để nối đất, cần có biện pháp nối cấu kiện thẳng đứng kết cấu thép với đất tạo cốt thép móng bê tông 13.2 Tầm quan trọng việc làm giảm điện trở nối đất Việc làm giảm giá trị điện trở nối đất xuống 10 Ω tạo thuận lợi cho việc giảm chênh lệch điện xung quanh cực nối đất tiêu tán dòng điện sét Nó làm giảm nguy lan truyền sét vào kim loại công trình (xem 12.9) 13.3 Mạng nối đất chung cho thiết bị Nên sử dụng mạng nối đất chung cho hệ thống chống sét thiết bị khác Mạng nối đất cần phù hợp với đề xuất tiêu chuẩn cần tuân theo quy định áp dụng cho thiết bị có liên quan Điện trở nối đất trường hợp cần có giá trị thấp đáp ứng thiết bị 13.4 Cách ly hệ thống cực nối đất để đo kiểm tra Các cực nối đất cần đáp ứng yêu cầu cách ly nên bố trí cực nối đất tham chiếu (xem 3.7) phục vụ cho mục đích đo kiểm tra Khi kết cấu thép công trình sử dụng làm dây xuống, cần bố trí điểm đo đạc kiểm tra tính liên tục điện trở thấp kết cấu thép Điều đặc biệt quan trọng với thành phần không lộ kết cấu Cực nối đất tham chiếu cần thiết cho việc đo kiểm tra 13.5 Công trình đá Các kết cấu đứng đá nên trang bị cực nối đất mạch vòng chạy theo đường đồng mức Nên phủ đất lên Cực nối đất nên lắp đặt bên phần móng công trình Nếu không áp dụng điều nên sử dụng điện cực dẹt cực nối đất tạo cách khoan đá lấp hố vật liệu dẫn điện bentonite hay bê tông dẫn điện xi măng chế tạo với cốt liệu cacbonat hóa dạng hạt cấp phối thay cho cát hay cốt liệu thông thường Đường kính hố không nên nhỏ 75 mm Bụi than cốc hay tro bay không nên sử dụng làm vật liệu lấp tính phá hủy dần chúng Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA b) Bố trí không chấp nhận a) Bố trí chấp nhận c) Phương pháp luồn dây xuống qua tường mái chấp nhận d) Đường dây xuống nhà có tầng đua Hình 21 - Các nhánh vòng 14 Cực nối đất CHÚ THÍCH: Thông tin thêm cực nối đất cho phụ lục B 14.1 Quy định chung Trước bắt đầu trình thiết kế, cần định kiểu cực nối đất thích hợp với tính chất tự nhiên đất thu theo thí nghiệm lỗ khoan Các cực nối đất gồm có kim loại tròn, dẹt, ống kết hợp loại phận nối đất tự nhiên cọc hay móng công trình (xem B.1.3 B.1.5) 14.2 Điều kiện đất 14.2.1 Quy định chung Khi sử dụng để nối đất, trừ đá, chúng nên đóng vào lớp đất đất đắp, đất lấp loại đất dễ bị khô (theo mùa hay nhiệt tỏa từ thiết bị, nhà máy) 14.2.2 Cực nối đất có lớp bọc để sử dụng bên kết cấu dạng bể chứa Khi cực nối đất qua kết cấu dạng bể chứa nên áp dụng biện pháp bọc kín minh họa Hình 25 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012