A vasbeton vázszerkezet, mint a villámvédelmi rendszer része

Vasbeton pillér vázas épületek villámvédelme I. Írta: Kruppa Attila 2015. július 09. csütörtök, 11:48

Az épületek jelentős része vasbeton pillérvázas épület formájában létesül, melyeknél a vázszerkezetet részben vagy egészben villámvédelmi célra is fel lehet, illetve kell használni. Annak ellenére, hogy ez az építési technológia széles körben alkalmazott, az így készülő épületek villámvédelmi rendsze- rének szabványos kialakítása több olyan részletkérdést is felvet, amelyeknek érdemes egy kis figyelmet szentelnünk.

A vasbeton vázszerkezet, mint a villámvédelmi rendszer része Azoknak az épületeknek az esetében, amelyek vasbeton vázszerkezettel létesülnek –

1 / 11


lényegében függetlenül a vasbeton szerkezet kivitelezési módjától –, a villámvédelmi rendszer (LPS) egyes részeit, mindenekelőtt a levezetőrendszert és az (MSZ EN 62305-4 értelmében vett, potenciálkiegyenlítésre szolgáló) összekötő hálózatot a vasbeton szerkezet szerves részeként célszerű kialakítani. Ez a megoldás nemcsak villámvédelmi és egyéb műszaki szempontokból kedvező – amint azt a továbbiakban majd sorra vesszük –, de sokszor esztétikailag is, mert ilyenkor fel sem merül a levezetők homlokzati elhelyezésének problémája.

2 / 11


Indokolt tehát, hogy részletesebben is megvizsgáljuk, milyen módon kell az LPS-t, illetve a különböző vasbeton szerkezeteket úgy kialakítanunk, hogy azok egyaránt megfeleljenek az MSZ EN 62305 szabvány követelményeinek, és a megvalósíthatóságból, gazdaságosságból adódó szempontoknak is. A végső megjelenésükben, kialakítási részleteikben egymástól nagyon különböző vasbeton vázszerkezetű épületek közül a továbbiakban azokra koncentrálunk majd, amelyek tartószerkezete előregyártott vasbeton pillérekből és gerendákból áll, födémje trapézlemez felhasználásával kerül kialakításra, homlokzatát pedig jellemzően lemezburkolat fedi. Ezek az épületek többnyire nagy alapterületű ipari vagy kereskedelmi rendeltetésű csarnokok. A vasbeton pillérvázas építési technológia természetesen más (formában, funkcióban, a szerkezeti kialakítás egyes részleteiben eltérő) épületekhez is alkalmazható – a leírtak értelemszerűen ezekre is vonatkoztathatók.

3 / 11


Mi a gond a villámvédelemmel? A fentiekben körülírt, nagyjából doboz alakú épületek látszólag annyira egyszerűek, hogy villámvédelmüket aligha nevezhetjük problémásnak: alul csinálunk egy földelőhálót, a pillérekbe berakjuk a levezetőt, a tetőre meg a felfogókat, oszt kész is vagyunk. A problémák akkor kerülnek a felszínre, amikor a részleteket kezdjük boncolgatni. Milyen sűrű legyen a földelőháló? Hogyan csatlakoztassuk a pillérekben kialakított levezetőket a földelőhöz?

Tényleg bonthatónak kell-e lennie a mérési helynek? És így tovább. Még csak nem is az a baj, hogy egy felkészült és tapasztalt villámvédelmi tervező ne tudna (helyesen) válaszolni ezekre a kérdésekre, hanem sokkal inkább az, hogy helyes válaszok nem vezethetők le egyértelműen az MSZ EN 62305 szabványból, sőt időnként ellentétben is vannak az abban leírtakkal. (Megjegyezzük, hogy a „helyes” választ úgy értjük, hogy az olyan megoldásra mutat, amely egyaránt figyelembe veszi a villámvédelem fizikai elveit, a műszaki és gazdasági körülményeket, és amelynek megvalósítása életszerű.) Emiatt a tervezett/alkalmazott

4 / 11


megoldások állandó vita tárgyát képez(het)ik az építési folyamat különböző érdekeket képviselő résztvevői között: akármekkora is a földelőháló hálóosztása, az egyaránt lehet sok vagy kevés, attól függően, hogy a tárgyalóasztal melyik felén ülünk. Az e cikkben leírtak célja, hogy egyrészt megfogalmazzunk olyan konkrét műszaki megoldásokat, amelyek a szabványban nem, vagy (az előbbi értelemben) helytelenül jelennek meg, másrészt ismertessük azokat az érveket, amelyek ezen megoldások mellett szólnak. E megoldások alkalmazása természetesen nem kötelező, még csak az sem garantálható, hogy alkalmazásukkal a fentebb említett viták minden esetben elkerülhetők, bár kétségkívül ez lenne a cikk célja.

az RB és az Rv kockázati összetevő

Az MSZ EN 62305 felfogásában egy építmény villámvédelmi kockázatát nyolc összetevő (RA, RB Az RB kockázati összetevő a kockázatnak azt a részét testesíti meg, amely az építményt érő közvetlen

Az RV kockázati összetevő (II. ábra). annak kockázatát mutatja, hogy a csatlakozó-vezetéket érő közvetlen

A szabvány követelményeinek megfelelően az (egy övezetre vonatkozó) RB és RV kockázati összetevő

RB számításakor azon övezetek esetében, amelyeket felülről éghető anyagú tető határol, teljesen indok

Ezért nem világos, hogy pl. abban az esetben, ha egy földkábeles betáplálású épület olyan övezetének

Villámvédelmi kockázatkezelés Az LPS fokozatát meghatározó villámvédelmi kockázatkezelésre egyetlen kérdés erejéig

5 / 11


térünk ki, mégpedig az RB és az RV kockázati összetevők számításához felhasznált rf tényező (tűz kockázata) kiválasztását illetően. A tényező választható értékeit az MSZ EN 62305-2 szabvány C. mellékletének C.5. táblázata tartalmazza, azzal a megjegyzéssel, hogy „[…] amennyiben (az épületnek) a teteje éghető anyagokból készült […]”, akkor – függetlenül az épület, illetve az azon belüli övezetek tényleges tűzterhelésének nagyságától – a „nagy” tűzveszélyhez tartozó értéket kell számításba venni. Az, hogy a tűzveszély nagysága (a szabvány terminológiájával: a tűz kockázata) a villámvédelem szükségességét és mértékét nagyban meghatározó tényező, önmagában nem vitatható.

Ezért teljesen logikus, hogy az rf tényező az RB és az RV kockázati összetevők (lásd a keretes írást) értékét befolyásolja. Ez mindaddig rendben is van, ameddig rf értékét az épület egészét (vagy egy kockázati övezetet) jól jellemző, nagyrészt a rendeltetésből fakadó tűzveszély határozza meg, pl. az alkalmazott ipari technológia, vagy a tárolt anyagok jellege miatt. Teljesen indokolt az is, hogy a közvetlen villámcsapásból eredő kockázatot önmagában növeli, ha az épületben ugyan alacsony a tűzveszély, de a teteje éghető, tehát a C.5. táblázathoz fűzött előbbi megjegyzés az RB számítása szempontjából nagyrészt elfogadható. (Azért csak nagyrészt, mert egy olyan módon övezetekre bontott építményben, ahol egyes övezetek nincsenek közvetlen kapcsolatban a tetővel, nem teljesen logikus a tűzveszély nagyságát a tető anyagával összefüggésbe hozni.) Az viszont megkérdőjelezhető, hogy mi köze van a tető éghetőségének az RV kockázati összetevőhöz. Ugyanis abból, hogy egy épület teteje éghető, csak nagyon áttételesen következik majd, hogy a csatlakozóvezetéket érő villámcsapás (másodlagos kisülés miatt) tüzet okoz az épületben. Ez a probléma korántsem elméleti jelentőségű.

A tűzveszély, vagyis az rf tényező nagyságának növelése a villámvédelmi kockázatok nagyságát drasztikusan növeli, és ebben gyakran az RV kockázati összetevő hatása jelenik meg domináns módon. Mivel az épületek tetejének rétegrendje tartalmazhat éghető anyagokat, és emiatt akkor is nagy tűzveszéllyel (rf értékkel) kell számolni, ha egyébként az épület rendeltetése – és az ezzel járó tűzveszély mértéke – ezt nem tenné szükségessé, az MSZ EN 62305-2 e tekintetben nem teljesen logikus számítási módszerének következménye gyakran „túlméretezett” villámvédelmi rendszerben nyilvánul meg. Ez a logikai hiba úgy lenne feloldható, ha RB és RV számításához nem feltétlenül kellene ugyanazt az rf tényezőt használni, legalább azon övezetek esetében, amelyek nincsenek közvetlen kapcsolatban a tetővel. Sajnos, a szabvány kifejezetten erre vonatkozó lehetőséget nem ad, ezért ezt a problémát jelenleg csak úgy lehet kezelni, ha eltérünk a C.5. mellékletben megadott rf értékek alkalmazásától. Ez az általános lehetőség adott, hiszen a C. mellékletben foglaltak alkalmazása nem kötelező, hanem tájékoztató jellegű.

6 / 11


A villámvédelmi felfogórendszer elrendezése A kockázatkezelés eredményeképp a legtöbb csarnokjellegű épületet az LPS III vagy LPS IV fokozatú villámvédelmi rendszerrel kell ellátni. A lapostetők szokásos rétegrendje (alulról: trapézlemez, hőszigetelés, vízszigetelés) miatt a felfogórendszert jellemzően mesterséges elemek alkotják (1. ábra). A felfogórendszert felfogórudak használatával célszerű kialakítani, mert a tetőn általában különböző szerkezetek, berendezések kerülnek elhelyezésre, melyek közvetlen villámcsapás elleni védelmét felfogóvezetőkkel nehézkesebb megvalósítani. A felfogórudak helyének megválasztásakor az elsődleges szempont, hogy azokat ott kell elhelyezni, ahol – az épület geometriájából következően – eredendően nagyobb a villámcsapás valószínűsége, vagyis a tető sarkainak, széleinek közvetlen közelében. Ott is felfogórudakat kell elhelyezni, ahol a tető síkjából nagyobb szerkezetek állnak ki, illetve ahol – pl. a védeni kívánt berendezés jellege miatt – fokozottan növelni szeretnénk annak valószínűségét, hogy az esetleges villámcsapás talppontja ne a védeni kívánt berendezésen, hanem a felfogón legyen.

Amennyiben ez az elrendezés nem elégséges a teljes tető védelmére, további felfogórudakat kell a tető belső részein elhelyezni, lehetőleg egyenletes területi eloszlásban. Ebben nagy szabadsága van a tervezőnek, hiszen a felfogórudak magasságára, elrendezésére a szabvány

7 / 11


követelményt – azon túlmenően, hogy a szerkesztéshez milyen gördülőgömb-sugarat kell alkalmazni – nem ad. Az LPS III vagy IV fokozatnak megfelelő felfogórendszer optimális kialakítása általában az, amikor a felfogórudakat olyan rács alakzatban tudjuk egyenletesen elrendezni, amelyben az átlók hosszúsága 25 m körüli, ami nagyjából 18 x 18 m-es hálóosztásnak felel meg (2. ábra). Ennél az elrendezésnél (a sík tetőrészek védelmére) 2 m hosszúságú felfogórudak alkalmazhatók, amelyek kis magasságuknak köszönhetően könnyű betontalpakkal rögzíthetők – és nem utolsó sorban kedvező az áruk. Az elrendezésnél azonban arra is törekedni kell, hogy a felfogórudak olyan pillérek közvetlen közelében helyezkedjenek el, amelyek levezetőként szolgálnak, mert ezzel csökkenthető a tetőt tartó trapézlemez és a felfogórúd közötti átütések bekövetkezésének valószínűsége. Emiatt szükséges lehet valamivel nagyobb rácsméret és felfogórúd alkalmazása. Mindenképp kerülni kell az olyan elrendezést, amelynél a felfogórudak nem olyan pillérek közelében vannak elhelyezve, amelyekben nincs levezető. Ilyen megoldás alkalmazását csak akkor szabad fontolóra venni, ha a pillérek olyan távol vannak egymástól, hogy más megoldás alkalmazásának műszaki kizáró okai vannak (pl. a csak a pillérek felett elhelyezett felfogórudakkal a felfogó szerkesztésére vonatkozó követelmények nem teljesíthetők).

A felfogórendszer kialakításának statikai szempontjai A felfogórudak rögzítését a szélterhelés figyelembevételével kell méretezni. A gyártói katalógusok a rögzítés módját általában a várható maximális szélsebesség függvényében adják meg. A katalógusokban feltüntetett szélsebesség-érték azonban nem azonos azzal az értékkel (Magyar-országon az MSZ EN 1991-1-4 NB1.1 szerint 23,6 m/s, illetve ennek 85%-a), amelyet a statikusok az épületek méretezésénél használnak, mert az épületek és a felfogórudak viselkedése a széllökések hatására jelentősen különbözik. Mellőzve a részletes magyarázatot, a magyarországi alkalmazáshoz a katalógusokban 145 km/h szélsebességhez megadott rögzítési módot lehet használni (amely a német WZ2 szélzónának felel meg).

8 / 11


A felfogórendszer tető igénybevételekre alakjától rögzítéséhez arra, Ráadásul rögzítve, megfontolásokból terhelhetőségét hogy és és aez egyéb ezek tető használt a terhelés belső van együttes eredően tényezőktől kialakításánál, is.betontalpak méretezve, részéhez Ott, a természetes hatása isahol afüggően tartópillérek agyakran illetve jelentős terhelhetősége tető össztömege csak –hatásokból a100 villamos felfogórudak lehet. a közvetlen kg/m2 természetes ritkán A–és eredő felfogórudakat akörüli gépészeti domborzati közelében haladja elhelyezésénél igénybevételhez érték. (meteorológiai) meg vezetékrendszerek Bár javasolt viszonyoktól, tehát a az 35-40 figyelembe statikai egyes elhelyezni. hozzáadódik. hatásokból kg-ot, az felfogórudak gondolni épület kell vannak eredő venni kell a

A felfogórendszer részeinek összekötése

Annak érdekében, hogy a közvetlen villámcsapáskor a felfogórendszeren megjelenő villámáramot a lehető legjobban megosszuk, a felfogórudakat a szabvány értelmében össze kell kötni egymással. Bár az összekötés kialakításánál sok tekintetben a szabványnak a levezetőkre vonatkozó követelményrendszerét kell alkalmazni, itt érdemes ezzel foglalkoznunk, hiszen a kivitelezés folyamatában ezek a munkarészek szorosan kapcsolódnak a felfogórend-szer kivitelezéséhez. A szabvány mindössze azt a követelményt tartalmazza, hogy a fel-fogórendszer részeit össze kell egymással kötni, részletes szabályokat azonban nem fogalmaz meg.

9 / 11


célszerű az ha csak fordítani, kapcsolatban, felfogórudakat pillérekben tetőt tető attika vastagsága alkotó ezek sarkain összekötni. fémesen mint anövelése, kialakított atrapézlemez (természetes) pillérek amikor hogy hogyan és eléri szélein folytonos aa Ehhez felett az levezetőkhöz, nagyobb 0,5 kell összekötés (1. elhelyezett mm-t. villámvédelmi egymással helyezkednek – (vagy ábra). amennyiben tetőfelület azzá más az felfogórudakat összekötni. összekötésre az tett) elemek el, módon védelmét van esetben, és bádogfedése, ilyen rövid látják iselsősorban Abban létrejön. körben, biztosító, – ha bekötővezetékekkel kézenfekvőnek részben el, atétele”, felfogók az érdemes vagy aesetben, Több a szélek vagy tető a összekötésének homlokzat aavan rá belső bizonytalanság mentén ha nagyobb ais) részein csatlakoznak megoldást felfogórudak mindenképp felhasználható figyelmet elhelyezett feladatát azzal kínál aattól, a a Mivel szabvány folytonosságuk mindig hogy födémgerenda ebben alapján elhelyezve legalább bordáira legyen, aezek az csavarokkal vélelmezhető. még trapézlemez szabályos merőleges egy irányban követelményeit, a (és akkor (teherhordó) irányban ezeken tartja, feltétele is, kivitelezéskor a(az rögzítik irányban. milyen akkor folytonosság ha a Harántirányban célszerű a helyeken biztosítottnak trapézlemezek felhasználhatóságukat felfogók a egymáshoz, módon trapézlemezek aAbban a tető értelemszerűen össze trapézlemezeket közvetlenül fekszik felett azonban tekinthető-e. ezért vastagság vannak fel is a összekötni a között bordák tartószerkezetre. afelfogórudak kötve lemezek nem levezetőként szempontjából Annak nem keresztirányban irányában jön trapézlemezzel (2. csatlakozásának érdekében, mindig létre ábra), az használt (3. határozza Ha lehetőleg ábra). messzemenően lemezfelület atűnő átfedés, trapézlemezt (a pillérek bordák meg, amódja aelszigetelése. felfogókat E födém így trapézlemez hogy megfontolások folytonossága felett mentén) függ ilyenkor teljesítik vasbeton terhelhető vannak számának A közvetlenül kétféle talpánál gyakorlatban műszaki a vízpillérek és többnyire megoldással hőszigetelés vagyis az nem abban az lehet kerülhető alatti összekötések kialakított csökkenteni trapézlemez el olyan levezetők) „sűrűbbé annak irányába valószínűségét, felett átütés helyezkednek használata, vagy következzen aegészben felfogó hogy amelyek el. alemezburkolata, Ilyen felfogórúd be: az esetben nem áramutak

Azmegoldásnak, (amire hiszen kérdéses számítások Ha (levezetőktől) olyan helyezkedik tényleges el első is esetben, afogadjuk megoldás cikksorozat szabvány –értékeket nemcsak sok el, távolodva amikor az olyan a öszszekötő alkalmazásának tartalmaz szabvány természetesen folytatásában aszilárdsága kiindulási a szabványban abiztonsági felfogó felfogórudakat erre számítási hálónak egymástól feltételt vonatkozó még az feltételeként itt adott is 10 majd módszerét, tartalmaznak, egyre megjelenő x20 körülmények 10 képleteket, visszatérünk). m-re sűrűbb m-nél atermékekből biztonsági abból lévő képlethibák isamelyek hálóosztású sűrűbbnek pillérek az aztetőn, eljárás Bár következik, távolságot aalkotta ennek miatt, valóságban megbízhatósága kellene hálóval meg.) elvégzése hanem rács meg hogy lennie kell közepén nem kell a azért bekötni, pillérektől (4. határozni lehetséges, teljesülnek. azonban ábra). mert és(5. (Aés a lévő Olyan közelében ábra). konstrukciók jellemzően megfelelően a szerkezetek esetben, A kifejezetten helyezkedik jóval –villamos szükség amikor nagyobb, hogy közötti e nem csak célra el, lehet. egyértelműen mint okoz néhány felhasználható A amire megalapozottabb problémát (szigetelőképessége) távolság olyan az a adott felfogó felfogórúd agyári betartása felfogórúdhoz esetben elszigetelését alkalmazhatóság van nem –laboratóriumi ahatározzák biztonsági csatlakozó okoz szabályosan kell problémát. amely mellett előnyben vizsgálatokkal távolság levezető, nem az összeszerelt pillér is részesíteni értékének előnye és (levezető) ais, igazolt, tetőn ennek

10 / 11


Itt jegyezzük MSZ elleni vált. környezetében valószínűsége bekötése szolgálja Amennyiben 274 védekezésnek akövetelményeinek esetén tető meg, atörténik feletti felfogó elhanyagolható. ahogy felfogók ez összekötés, (azoktól aaz ésmódja MSZ aelhelyezése megfelelő) levezető legfeljebb EN eleve az A 62305 pillérektől előbb 1. sok szigetelő közvetlenül ábra 2-3 tekintetben nem leírtak szerinti távolabbi méterre), teszi alátétlap szerint. aszükségessé összekötése, levezetőként vitatható, felfogórudaknál az(Folytatjuk!) alkalmazását. átütésmára bekövetkezésének ailletve alkalmazott felfogó műszakilag ugyanezt Aamásodlagos trapézlemez alattpillérek (a atúlhaladottá célt korábbi kisülés

11 / 11

A vasbeton vázszerkezet, mint a villámvédelmi rendszer része

Recommend Documents