حفاظت اولیه در برابر صاعقه

حفاظت اولیه در برابر صاعقه

 حفاظت در برابر صاعقه به دو بخش حفاظت اولیه و ثانویه تقسیم می‌گردد. در این فصل حفاظت اولیه در برابر صاعقه مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.

برای فراهم آوردن یک سیستم حفاظت اولیه مطمئن در برابر صاعقه در ابتدای امر می‌بایست شرایط ساختمان و تجهیزات داخل آن مورد ارزیابی قرار گیرد.
ارزیابی خطر جهت طراحی سیستم حفاظت اولیه در برابر صاعقه
این روش به منظور تعیین نیاز به حفاظت و سطح حفاظتی سیستم صاعقه گیر بکار میرود و در طراحی و محاسبه آن پارامترهایی نظیر شرایط محیطی ساختمان، نوع مصالح ساختمان، محتویات ساختمان، ارتفاع ساختمان و اثرات بعدی برخورد صاعقه به ساختمان و....در نظر گرفته شده است.
تعیین نیاز به حفاظت و سطح حفاظتی لازم برای یک سازه بر طبق استاندارد NFC 17-102 بستگی به دو پارامتر زیر دارد:
1-تعداد برخورد مستقیم صاعقه مورد انتظار به سازه (Nd)
2-تعداد قابل قبول برخورد سالیانه صاعقه (Nc)
تعیین مقدار Nd :
برای تعیین مقدار Nd ابتدا باید پارامترهای زیر را محاسبه نمود:
چگالی (دانسیته ) فلاش صاعقه (Ng) : عبارتست از تعداد برخورد صاعقه سالانه برای هرKm^2 ،که به روش زیر تعیین می‌گردد:
الف: استفاده از نقشه چگالی برخورد صاعقه که در این حالت Ng=Na/2.2
ب: استفاده از منحنی ایزوکرونیک محلی Ng max=Nk/10
(c): استفاده از اطلاعات محلی( تعداد روز توام با صاعقه در سال)
راحتترین و دقیق‌ترین راه برای به دست آوردن چگالی (دانسیته) صاعقه در ایران با توجه به اطلاعات موجود در مورد تعداد روز توام با صاعقه در سال در سالنامه‌های هواشناسی راه سوم و استفاده از فرمول معتبر ذیل می باشد:

که در این فرمول Td نمایانگر تعداد روز توام با صاعقه در سال در محل مورد نظر می‌باشد.
مساحت تجمیعی معادل ساختمان( برحسب m^2 )(Ae) : برای سطح زمینی است که احتمال برخورد مستقیم صاعقه به آن در سال برابر با احتمال برخورد مستقیم صاعقه به ساختمان مورد نظر و برابر سطحی است که از برخورد خطوط با زاویه شیب 35 درجه در همه جهات ساختمان با گذر از بالای ساختمان و سطح زمین ایجاد می‌گردد.
برای یک ساختمان با طول L و عرض W و ارتفاع H ، مساحت تجمیعی معادل برابر است با:

ضریب C1: ضریب محیطی که بیانگر تاثیر اشیاء قرار گرفته در داخل فاصله 3H از ساختمان می‌باشد و مقدار آن از روی جدول زیر تعیین می‌گردد:

پس از محاسبه و تعیین سه پارامتر فوق می‌توان به روش زیر Nd را محاسبه نمود:

 

قبل از محاسبه مقدار Nc باید پارامترهای زیر را که در محاسبه Nc بکار می‌روند محاسبه نمود.
1- نوع مصالح ساختمان
2- محتویات ساختمان
3- مسکونی یا غیر مسکونی بودن ساختمان
4- اثرات برخورد صاعقه به ساختمان
چهار فاکتور بالا بصورت ضرایب C_2 ,C_3 C_5 ,C_4 در محاسبه Nc بکار می‌روند با استفاده از جداول زیر تعیین می‌گردد.

جدول ضریب جنس سازه

جدول ضریب محتویات داخل سازه 

جدول ضریب میزان تراکم جمعیت سازه

جدول ضریب میزان اثرگذاری صاعقه در محیط

بعد از محاسبه ضرایب C_2 تا C_5 و با استفاده از رابطه زیر Nc تعیین می‌گردد:

پس از محاسبه مقادیر Nc,Nd می‌توان نیاز به حفاظت و همچنین سطح حفاظتی لازم برای سازه‌ای خاص را تعیین نمود.
برای این منظور مقادیر Nc,Nd با یکدیگر مقایسه می‌گردند و نتیجه این مقایسه تعیین می‌کند که آیا نیاز به نصب سیستم صاعقه گیر وجود دارد یا نه ؟ و در صورت نیاز، چه سطح حفاظتی مورد نیاز می باشد:
اگر Nc>Nd باشد، در اینصورت نیاز به نصب سیستم صاعقه گیر نمی‌باشد.
اکر Nc1 باید نصب گردد و سطح حفاظتی مورد نیاز از روی جدول زیر تعیین می‌گردد.

جدول تعیین سطح حفاظتی متناسب با کارایی

این ارزیابی در اکثر مواقع از طریق نرم افزار‌هایی که بر اساس طراحی حفاظت اولیه در برابر صاعقه طراحی گردیده، انجام می‌گردد.