TCVN9385_2012 Chống sét cho CTXD - Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống [www.ework.com.vn]

www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCXDVN 9385 : 2012 BS 6651:1999 Xuất lần CHỐNG SÉT CHO CƠNG 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện 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 cơng trình 16 Kết cấu cao 20 m 17 Cơng 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 cơng trình có ăng ten vơ tuyến truyền truyền hình 23 Các cơng 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 cơng trình Phụ lục D (tham khảo): Một số ví dụ tính tốn 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Chống sét cho cơng 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 cơng trình xây dựng Tiêu chuẩn đưa dẫn cho việc chống sét trường hợp đặc biệt kho chứa chất nổ, cơng 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 cơng trình khai thác dầu, khí biển, cơng trình đặc biệt hay áp dụng cơng 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 cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng 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 cơng 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 dịng 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 dịng điện sét xuống đất 3.6 Cực nối đất mạch vòng (Ring earth electrode) Cực nối đất tạo vòng khép kín xung quanh cơng trình bề mặt đất, phía móng cơng trình 3.7 Cực nối đất tham chiếu (Reference earth electrode) Cực nối đất tách hồn tồn 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 dịng 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA đó: V trường điện từ ngược tính vơn (V); L điện cảm tự cảm tính Henri (H); di dt tốc độ thay đổi dịng tính Ampe giây (A/s) 3.9 Điện cảm tương hỗ (Mutual-inductance) Đặc trưng mạch điện áp tạo vịng kín dịng điện thay đổi dây dẫn độc lập Điện cảm tương hỗ vịng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V =M di dt (2) đó: V điện áp tự cảm vịng kín tính vơn (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 vịng kín dòng điện thay đổi mạch khác mà phần nằm vịng kín Điện cảm truyền dẫn vịng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V = Mt di dt (3) đó: V điện áp tự cảm vịng kín tính vơn (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 cơng trình có cần chống sét hay khơng, cần phải xem xét điều đặc biệt có liên quan đến cơng trình (xem Điều Điều 8) 4.3 Cần kiểm tra cơng trình cơng 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 cơng trình khơng có 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 cơng trình 4.5 Đối với cơng 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện 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 cơng 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 Tồn cơng trình phải bảo vệ hệ thống chống sét kết nối hoàn chỉnh với nhau, khơng có phận cơng trình tách để bảo vệ riêng Chức hệ thống chống sét Chức hệ thống thu dẫn sét thu hút sét đánh vào chuyển dịng điện sét tạo xuống đất cách an toàn, tránh sét đánh vào phần kết cấu khác cần bảo vệ cơng trình Phạm vi thu sét hệ thống thu dẫn sét khơng 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 khơng 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 mịn điện hóa Đối với việc bảo vệ dây dẫn, cần ý lớp bảo vệ chống lại ăn mịn mơi 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, khơng dùng lớp PVC mỏng mm để bọc trường hợp cần chống gỉ (đặc biệt vật liệu nhơm) 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Nhơm Hợp kim nhôm Thép mạ kẽmc Thép không gỉd Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây trịn 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 trịn đặc 50 Đường kính mm Cáp 50 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây trịn đặcf,g 200 Đường kính 16 mm Dây dẹt đặch 50 Chiều dày tối thiểu mm Dây trịn đặch 50 Đường kính mm Cáp 70 Đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây trịn 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 khơng có 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 khơng 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 trịn 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện 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 trịn đặcb 50 mm2 Đường kính mm Cọc nối đất b Dây dẹt đặc Thép Dây nối Tấm đất đất 50 mm Dây trịn 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 trịn 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 trịn đặc Đường kính mạ đồngc,e 14 mm Dây trịn khơng 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 khơng gỉ Dây trịn 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA a Sai số cho phép: -3 % b Có thể phủ thiếc c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục khơng có 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 hồn tồn chơn Bê tơng 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 Nhơm 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 cơng 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 cơng trình xem Điều 18 Đối với cơng trình khác, u cầu phòng chống sét đề cập đến tiêu chuẩn đủ đáp ứng câu hỏi đặt có cần chống sét hay khơng 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 cơng trình có giá trị văn hóa lịch sử; f) Nơi có chứa vật liệu dễ cháy, nổ Tuy nhiên, nhiều trường hợp khác khơng 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 khơng thể đánh giá chúng bao trùm lên tất yếu tố khác Ví dụ u cầu khơng xảy nguy tránh sống người việc tất người sống tòa nhà ln cảm thấy an tồn định cần có hệ thống chống sét, thơng thường điều khơng cần thiết Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 9385 : 2012 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện TCXDVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA Khơng 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) Cơng tịa nhà 2) Tính chất việc xây dựng tịa nhà 3) Giá trị vật thể tịa nhà hậu sét đánh gây 4) Vị trí tịa nhà 5) Chiều cao cơng trình 7.2 Xác định xác suất sét đánh vào cơng trình Xác suất cơng 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 tốn 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 khơng nằm đường đồng mức để tính tốn 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 cơng 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, tịa 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 trịn tạo 14 đường trịn 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 cơng 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 www.ework.com.vn - Phần mềm tính toán công suất điện ... 1.1 Tiêu chuẩn đưa dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống chống sét cho cơng trình xây dựng Tiêu chuẩn đưa dẫn cho việc chống sét trường hợp đặc biệt kho chứa chất nổ, cơng trình tạm cần cẩu,... Tồn cơng trình phải bảo vệ hệ thống chống sét kết nối hồn chỉnh với nhau, khơng có phận cơng trình tách để bảo vệ riêng Chức hệ thống chống sét Chức hệ thống thu dẫn sét thu hút sét đánh vào chuyển... 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