آییننامه سیستم اتصال به زمین (ارتینگ
برای اینکه مدار یک وسیله برقی کامل شود، علاوه بر فاز نیاز به سیم دیگری داریم که برق را از وسیله به مولد(نیروگاه) برگرداند که به این سیم، سیم نول می گویند.
اگر ما بدنه تمام دستگاههای برقی اعم از صنعتی و مخابراتی و خانگی و…و یا به طور کلی هرنوع مصرف کننده برق را توسط یک رشته سیم به سیم اتصال به زمین متصل کنیم،یک سیستم ارتینگ ایجاد کرده ایم.
هدف از ایجاد این سیستم این است که اگر هریک از سیم های فاز و یا سیم نول به هر طریقی به بدنه دستگاه اتصال یابد و مدار الکتریکی مورد نظر دچار نشتی جریان شود؛این نشتی جریان توسط سیم ارت به زمین منتقل شده و از برق گرفتگی و یا در مواردی اتصالی دستگاه جلوگیری می شود.
در مواردی به اشتباه بدنه مصرف کننده های خانگی را به لوله های آهنی آب و یا گاز و یا حتی به اسکلت ساختمان اتصال می دهند که این کار بسیارخطرناکی است که منجر به برق گرفتگی های کشنده میشود.
درهنگام اتصال کامل سیم های فاز به سیم ارت فیوز مربوط به آن فاز عمل کرده و جریان را قطع می کند و در هنگام اتصال کامل سیم نول به سیم ارت اگر مدار ارتینگ دارای فیوز محافظ جان(FI )باشد،این فیوز از ۳۰ میلی آمپر نشتی جریان به بالا را قطع می کند و باعث قطع کامل جریان فاز و نول میشود.
لازم به ذکر است که سیم ارت و سیم نول به ظاهر از نظراینکه بی برق هستند بسیاربه یکدیگر شبیه هستند ولی در عمل دوسیم مستقل از هم وعملکردی متفاوت از یکدیگر دارند؛و هیچگاه نمی توان از یکی بجای دیگری استفاده کرد.
اگرچه که هردو به ظاهریکی هستند و اختلاف مقاومتی کمی باهم دارند.سیم نول در حقیقت سیم برگشت شبکه اصلیه.ولی سیم ارت یه سیم حفاظتیه که هر ساختمون باید یه چاه ارت داشته باشه که سیم ارت رو به اون متصل میکنه تا اتصال کوتاه رو زمین کنه
این کار اشتباه و ناایمنه.
چون اگر به هر دلیلی سیستم اتصالی پیدا کنه و دارای اختلاف پتانسیل بشه، در حالت استاندارد این اختلاف پتانسیل باید از طریق سیستم ارتینگ به زمین (چاه ارت) هدایت بشه، ولی اگه سیستم ارتینگ و سیم نول به هم متصل باشه، اونوقت سیم نول هم دارای جریان هست و شخصی که از این جریان بی اطلاع هست در معرض خطر برق گرفتگیه.
برای درک تفاوت بین نول، زمین حفاظتی و زمین الکتریکی، نیاز است که چیزهایی را بدانیم.
برای درک تفاوت بین نول، زمین حفاظتی و زمین الکتریکی، نیاز است که چیزهایی را بدانیم.
ابتدا به شکل زیر توجه کنید:
در حقیقت سیم نول، سیمی است که جریان خروجی از وسیله را به مولد برمیگرداند. سیم نول را وارد چاهی مرطوب می کنند تا به زمین وصل شود که به آن چاه نول می گویند. این کار باعث می شود از زمین مرطوب به عنوان قسمتی از مدار استفاده شود. یعنی زمین نیز به عنوان قسمتی از مدار بین مصرف کننده و مولد مورد استفاده قرار می گیرد.
زمین حفاظتی Earth
اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین برای جلوگیری از ایجاد هر گونه برق گرفتی و آتش سوزی را می گویند. در این نوع اتصال کلیه بدنه های فلزی دستگاهها به زمین متصل میشوند تا هیچگونه اختلاف پتانسیلی بین بدنه فلزی دستگاه با زمین ایجاد نشود و در صورت اتصال یکی از فازهای به بدنه جریانی در مدار برقرار شود که باعث قطع رله های حفاظتی یا فیوز می گردد.
زمین الکتریکی Electrical Ground
زمین کردن نقطه ای از دستگاههای الکتریکی و تجهیزات برقی که قسمتی از مدار الکتریکی می باشد را زمین الکتریکی می گویند. برای مثال در سیستمهای توزیع فشار ضعیف و نیز در نیروگاههای تولید برق نقطه خنثی ستاره ترانسفورماتورها و ژنراتورها به زمین متصل می شود.
آشنایی با سیستم اتصال زمین حفاظتی
برای حفاظت از وسایل برقی و اشخاصی که با دستگاه های برقی سر وکار دارند، از سیستم اتصال زمین استفاده می شود. سیستم اتصال زمین توسط یک هادی که دارای مقاومت بسیار کم است به الکترودی که در زمین مرطوب قرار گرفته است متصل می باشد. اساس زمین کردن بر این است که زمین به عنوان نقطه صفر در نظر گرفته شود و تمام قسمت هایی که به زمین وصل شده اند، هم پتانسیل زمین شوند.
چرا اتصال زمین حفاظتی مهم است؟
هدف اصلی اتصال زمین جلوگیری و به حداقل رساندن خطر برق گرفتگی و آتش سوزی می باشد. هنگامی که قسمت فلزی لوازم الکتریکی با یک سیم برق دار اتصال پیدا کند (این اتصال شاید به علت خرابی در عایق کابل باشد)، فلز برق دار شده و اگر فردی قسمت برق دار را لمس کند، دچار شوک شدید می شود. برای جلوگیری از چنین مواردی، قطعات سیستم های برق قدرت را به سیستم اتصال زمین متصل می کنند، تا از بروز چنین اتفاقاتی جلوگیری کنند.فصل اول ـ تعاریف
این فصل به تعریف اصطلاح ها و کلمههای بکار رفته در آئیننامه میپردازد.
1ـ زمین (ارت)1:
رسانندگی جرم زمین را در صورتی که پتانسیل الکتریکی در هر نقطه از زمین به صورت قراردادی برابر صفر در نظر گرفته شود، زمین (ارت) مینامند.
2ـ سیستم اتصال به زمین (ارتینگ)2:
یک یا چند الکترود همراه با سیمهای ارت را که قابلیت اتصال به ترمینال اصلی داشته باشند، سیستم اتصال به زمین (ارتینگ) مینامند.
3ـ الکترود ارت (زمین)3:
رسانا یا گروهی از رساناهای متصل به هم است که اتصال الکتریکی به زمین را فراهم میکنند.
4ـ مقاومت الکترود ارت4:
مقاومت بین ترمینال اصلی زمین و کره زمین است.
5 ـ امپدانس حلقه اتصال به زمین5 :
امپدانس حلقه جریان اتصالی زمین است که شروع و پایان آن نقطه اتصالی است و با ZS نشان داده میشود.
ـ حلقه اتصالی زمین در سیستمهای مختلف به شرح ذیل است:
الف ـ سیستمهای TN
نقطه شروع (محل اتصالی)، از بدنه دستگاه به ترتیب به سیم ارت، شینه ارت، شینه نول، نقطه ترانس، سیمپیچ ترانس، سیم فاز اتصالی و نقطه اتصال به بدنه.
ب ـ سیستمهای TT و IT
نقطه شروع (محل اتصالی)، سیم اتصال به زمین، الکترود زمین، زمین، الکترود سیستم، شینه نول، نقطه صفر ترانس، سیم فاز اتصالی و نقطه اتصالی.
6 ـ اتصالی:
حالتی از مدار است که جریان در مسیری غیرعادی یا بدون اینکه پیشبینی شده باشد یا در نظر گرفته شود، جاری میشود. این جریان امکان دارد از نقص در عایقبندی یا از بستهای به کار رفته بر روی عایق رساناها ناشی شود.
7 ـ جریان اتصال به زمین (جریان اتصال کوتاه)6 :
اضافه جریانی است که در نتیجه بروز اتصالی با امپدانسی قابل چشمپوشی بین هادیهای با پتانسیلهای مختلف در شرایط عادی کار برقرار شود.
8 ـ جریان نشتی زمین7 :
در سایتهای کامپیوتری زمین مناسب از دو بابت حائز اهمیت میباشد :
الف ـ حفاظت در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژها
ب ـ هم پتانسیل بودن تجهیزات نصبشده در سایت و کارکرد صحیح آنها بخصوص تجهیزات دیجیتال و انتقال دیتا
با توجه به بکارگیری تجهیزات کامپیوتری جدید لازم است به موضوع ارت و روش اجرای اصولی آن اهمیت بیشتری داده شود تا در آینده از آسیب رسیدن به نیروی انسانی و تجهیزات کامپیوتری پیشگیری شده و از عملکرد صحیح تجهیزات اطمینان داشته باشیم .
برقگیر از وسایل ایمنی میباشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربهای به زمین و جلوگیری از ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار میرود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب میشود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برقگیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.
صاعقه گیر چگونه عمل می کند؟ و انواع آن کدامند؟
میله های ساده فرانکلینی : اولین واحد جذب که توسط فرانکلین بیشنهاد گردید، میله های ساده بودند که ضربه مستقیم صاعقه به اندازه طول میله ها، دور از ساختمان اتفاق می افتاد و شعاع حفاظتی این صاعقه گیرهای ساده در کلاسهای حفاظتی براساس تئوری زاویه محاسبه می گردید.
قفس فارادی : با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد، امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند. در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود.
صاعقه گیرهای یونیزه کننده هوا : طراحی و نصب این صاعقه گیر های براساس استاندارد NFC 17-102 انجام می گیرد ریشه این استاندارد نیز همان تئوری گوی غلطان است که در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است. NFC 17-102 با وارد کردن پارامتر ΔL در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می کند.
صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد.
مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر 10 اهم باشد و پس از اجرا به شبکه هم بتانسیل کل سایت متصل شود.
در اجرای الکترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقلامی چون صفحه های مسی، مواد کاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات جوش انفجاری استفاده نمود.
صاعقه گیر الکترونیکی :
درست قبل از حدوث صاعقه بطور طبیعی محتوی الکتریکی اتمسفر بطور ناگهانی افزایش می یابد. این تغییر وضعیت توسط واحد جرقه زن حس و کنترل می شود صاعقه گیرهای الکترونیکی انرژی موجود در هوای متلاطم پیش از طوفان را (که حدود چندین هزار ولت بر هر متر است) جذب و در واحدهای جرقه زن ذخیره می نماید و در نهایت واحد جرقه زن با تخلیه بار الکتریکی خازنها بین الکترودهای فوقانی و الکترود مرکزی اش هوای اطراف را یونیزه می نماید
اصول عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی :
آزاد سازی کنترل شده یونها : واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیرهای الکترونیکی شرایطی را ایجاد می کند تا چشمه جوشانی از یون (کرونا) در اطراف میله نوک تیز فراهم شود. دقت عمل این واحد باید به گونه ای کنترل شده باش که آزاد سازی یونها را درست چند میکرو ثانیه قبل از حدوث و تخلیه صاعقه صورت دهد.
اثر کرونا و واحد جرقه زن : حضور حجم وسیع بارهای الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می شود تا پدیده طبیعی تجمع بارهای الکترونیکی اطراف میله (Corona effect) تقویت و تشدید شود.
تسریع در بروز علمدار حمله زمینی : صاعقه گیرهای الکترونیکی طوری طراحی شده اند که ارسال علمدار حمله زمینی را خیلی زودتر از نقاط هم ارتفاع مشابه همان محدوده به انجام برسانند و این به معنی تشکیل نقطه ترجیهی دریافت صاعقه در منطقه تحت حفاظت با صاعقه گیرهای الکترونیکی
سیستم هم پتانسیل :
وجود اختلاف پتانسیل بالا بین دو هادی الکتریکی نزدیک به هم باعث بوجود آمدن قوس الکتریکی می شود که خطر و خسارت ناشی از آن کمتر از صاعقه نیست ، به همین دلیل در ایجاد یک سیستم حفاظتی هم پتانسیل سازی از ارکان کار بوده و بدین مفهوم است که در یک مکان حفاظت شده بایستی تمامی هادی های الکتریکی از قبیل بدنه دستگاه ها، سازه های فلزی، لوله های آب و ... هم پتانسیل باشند زیرا در غیر این صورت این اختلاف پتانسیل باعث تخلیه شدن رعد و برق از مسیرهای نامناسب خواهد شد که احتمالاً خسارت آن کمتر از اصابت مستقیم صاعقه نیست . برای ایجاد سیستم هم پتانسیل بایستی تمامی اجزاء هادی در ساختمان به گونه ای به سیستم زمین مشترک متصل گردند . برای طراحی سیستم حفاظت از سایت های ارتباطی در مقابل رعد وبرق مؤلفه های فراوانی وجود دارد که مواردی در ذیل آمده است :
1- موقعیت جغرافیای سایت ارتباطی ( که به وسیله آن احتمال وقوع رعد و برق در آن ناحیه و ضرورت نصب سیستم ارتینگ محاسبه می گردد ) .
2- فاکتور تأثیر سطوح خارجی ساختمان : شکل و ارتفاع یک ساختمان با کاهش یا افزایش احتمال اصابت صاعقه به آن ساختمان مستقیماً در ارتباط است .
3- نوع ساختمان : آجری یا بتونی بودن ساختمان و این که دارای اسکلت فلزی است یا نه ؟
4- ارزش تجهیزات ارتباطی داخل ساختمان : بسته به قیمت تجهیزات می توان مقدار هزینه مطلوب برای ایمنی آن را برآورد نمود .
در حالت کلی برای حفاظت از یک سایت ارتباطی در نظر گرفتن دو نوع حفاظت خارجی و حفاظت داخلی الزامی می باشد .
حفاظت خارجی : حفاظت خارجی سایت ارتباطی را در مقابل اصابت مستقیم رعد و برق محافظت می نماید و از سه قسمت ذیل تشکیل گردیده است .
1- برقگیر
2- هادی میانی
3- سیستم زمین
که هر کدام از موارد فوق دارای انواع محاسبات عدیده ای می باشد که به اختصار شرح داده می شود .
برقگیر :
برقگیر وسیله ای است که در بالاترین نقطه ساختمان نصب گشته و اولین نقطه اصابت رعد و برق می باشد به دلیل این که رعد و برق از کوتاه ترین فاصله بین ابر و زمین تخلیه می گردد . البته از نوک برقگیر نصب شده به زاویه 45 درجه تا سطح افق را مخروط ایمنی می گویند و هر جسمی که در درون مخروط ایمنی قرار گیرد دیگر در معرض اصابت مستقیم صاعقه نخواهد بود و به همین دلیل است که دربعضی موارد برای پوشش کل ساختمان سایت از چندین برقگیر به صورت قفس فاراده استفاده می گردد و حتی در استاندارد NFC 17-100 فرانسه برای حفاظت از کارخانجات پتروشیمی و نفت و ... پیشنهاد گردیده که در اطراف ساختمان چهار دکل نصب و هر کدام از آن ها به وسیله سیم از سر به هم وصل شوند تا بدین صورت مخروط ایمنی با ضریب اطمینان بالا حاصل گردد. در حالت کلی می توان نصب برقگیرها را با توپولوژی ساده یا مش (Mesh) نمود .
برقگیر بر دو نوع است :
1- برقگیر غیرفعال ( پسیو )
2- برقگیر فعال ( اکتیو )
برقگیر غیرفعال شامل یک میله ساده نوک تیز است که دقیقاً مخروط ایمنی از نوک آن به فاصله 45 درجه می باشد و در محاسبات عملی برای بالا رفتن اطمینان این زاویه را 35 یا حتی پایین تر در نظر می گیرند . برقگیر فعال با فناوری مختلف ( خازنی ، اتمی و ... ) هوای اطراف خویش را یونیزه می نماید و بدینوسیله ایمنی بیشتری را ایجاد می نماید . این نوع برقگیرها با توجه به توان ایمنی ایجادی به کلاس های 1 ، 2 و 3 تقسیم می گردند.
در برقگیرهای فعال معمولاً سه مؤلفه کلاس حفاظتی ، شعاع حفاظت و ارتفاع برقگیر نسبت به سطح بایستی مورد توجه قرار گیرد. از نظر قیمت نیز برقگیرهای فعال گران تر هستند و می بایست در انتخاب برقگیر دقت نماییم تا مجهز به سیستم هادی میانی مناسب باشد تا برقگیر درست عمل کرده و موجب خسارت نشود.
هادی میانی :
ارتباط بین برقگیر و سیستم زمین توسط هادی میانی انجام می گیرد. با توجه به استاندارد NFCاگر ارتفاع ساختمان از 28 متر بالاتر باشد یا این که طول ساختمان از 2 برابر ارتفاع بزرگ تر باشد بایستی برای اتصال برقگیر به سیستم زمین از هادی میانی استفاده نمود. در مورد قطر هادی نیز استاندارد مصارف خانگی برای هادی میانی سیم 50 مسی و برای مصارف صنعتی سیم های 75 ، 90 ، 120 و ... بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود.
یک نکته ضروری در مورد هادی میانی تخلیه جانبی است اگر هنگام نصب اتصالات هادی میانی به اندازه کافی دقت نگردد، امکان ایجاد اتصال کوتاه و تخلیه انرژی از مسیرهای نامناسب وجود دارد که خطر این مسئله می تواند بیشتر از خطر اصابت صاعقه باشد.
برای نصب هادی میانی از بست های مخصوصی استفاده می گردد که معمولاً از جنس مس یا استیل هستند و همچنین منطبق بر استاندارد اروپا فاصله هادی میانی از دیوار بایستی کمتر از یک دهم متر باشد.
سیستم زمین :
یکی از مهم ترین قسمت های سیستم ارتینگ سیستم زمین می باشد آن می باشد به طوری که بعضی سیستم ارت را در این قسمت خلاصه می کنند.
با اصابت رعد و برق به برقگیر انرژی آن به برقگیر منتقل می گردد و سیستم هادی میانی وظیفه دارد بدون تخلیه از مسیرهای نادرست از یک مسیر مناسب که در طراحی مدنظر بوده آن را به سیستم زمین منتقل گرداند و کار سیستم ارت به تزریق انرژی رعد و برق به زمین منتهی می شود.
با توجه به توضیح بالا معلوم می گردد که قسمت زمین سیستم ارت بایستی به نحوی تخلیه انرژی به زمین را در اسرع وقت انجام نماید و می دانید زمین مبداء توان است و دارای مقاومت صفر ، ولی به علت وجود لایه های پوسته زمین، در سطح زمین مقاومت آن دقیقاً صفر نیست و ما با ایجاد سیستم زمین مقاومت زمین را به صفر نزدیک می نماییم تا قابلیت جذب انرژی رعد و برق را داشته باشد. پس مهمترین مؤلفه یک سیستم زمین مقدار مقاومت آن است که هر چه پایین تر باشد بهتر است. برای سیستم های قدرت، مقاومت ارت زیر 10 اهم قابل قبول می باشد ولی برای سیستم های حساس از قبیل سیستم های مخابراتی معمولاً مقاومت زیر 3 اهم مدنظر است که در موارد خاص با توجه به پیشنهاد سازنده دستگاه این مقدار تغییر می یابد.
سیستم زمین به انواع مختلفی از قبیل سیستم چاه، سیستم حلقه و سیستم میله ای ارت تقسیم بندی می شود و با توجه به نوع خاکی که می خواهیم سیستم زمین ایجاد نماییم انتخاب می گردد. مثلاً در جاده های سنگلاخی، میله های ارت که به صورت شبکه ای در زمین فرو می روند برای ایجاد و گسترش سیستم زمین بهترین گزینه است.
سیستم حفاظت داخلی :
حفاظت داخلی سایت ارتباطی را در مقابل عوامل مختلفی از قبیل نوسانات ولتاژ(Over Voltage) و القائات ناشی از اصابت غیرمستقیم رعد و برق(که به شعاع یک کیلومتر از محل اصابت این القائات وجود دارند) محافظت می نماید.
ارسترها تجهیزاتی هستند که کار حفاظت از سیستم های مخابرات و الکترونیک، در برابر نوسانات ناشی از رعد و برق را بر عهده دارند البته نقش ضربه گیرهای ولتاژ را نباید از قلم انداخت.
سیستم حفاظت خارجی مخصوصاً در قسمت انتهای آن قدرت آنی تخلیه انرژی زیاد ایجاد شده از اصابت مستقیم را ندارد و گفته می شود در لحظه اول تنها 50 درصد انرژی تخلیه می گردد و با توجه به هم پتانسیل بودن ساختمان امکان برگشت انرژی به داخل سایت و مورد حمله قرار دادن آن موجود می باشد، با نصب ضربه گیرها این امکان از بین خواهد رفت.
ضربه گیرها در کلاس های حفاظتی مختلف یک، دو، سه و به صورت یک پل، دو پل تا چهار پل موجود است که در محاسبه نصب آن ها جریان گذرنده در محل نصب و مکان نصب مهم می باشد به طور مثال اگر می خواهیم ضربه گیر را در ورودی اصلی برق ساختمان قرار دهیم بهتر است از ضربه گیرهای کلاس یک استفاده نمود.
ارسترهای مختلفی برای محافظت از خطوط تلفن، خطوط آنتن، شبکه های رایانه ای و شبکه های رادیویی فرکانس بالا موجود است که می توان بسته به پورت های ورودی و خروجی و تعیین اهمیت حفاظت نسبت به تهیه آن ها در رنج ها و کلاس های مختلف اقدام نمود. البته بحث در مورد ساختار داخلی ارسترها بسیار مفصل است که در قالب این مقاله نمی گنجد.
هادی میانی (Down Conductor): یکی از سه جزء اساسی سیستم حفاظت در برابر صاعقه بوده و نحوه نصب، مسیر دهی و انتخاب جنس و ابعاد آن در عملکرد صحیح و ایمن سیستم حائز اهمیت است. جنس و ابعاد هادی میانی در صورتی که سیستم حفاظتی پسیو بوده و بر اساس استاندارد IEC 62305 طراحی می شود، از جدول 3 قابل استخراج است(رجوع شود به مبحث صاعقه گیر پسیو).
هر چند می توان در طراحی هر دو نوع سیستم پسیو و اکتیو جنس و ابعاد مجاز هادی میانی را از جدول 3 استخراج نمود، اما به دلیل وجود اندکی تفاوت بهتر است در مورد صاعقه گیر اکتیو از جدول 5 استفاده نمود.
در مورد محل نصب و انتخاب مسیر هادی میانی نکات مهمی وجود دارند که به بطور خلاصه به آنها اشاره می شود:
1- هادی میانی باید به گونه ای نصب شود که کوتاهترین و مستقیم ترین اتصال به سیستم زمین را داشته باشد.
2- شعاع خمیدگیها و انحناها مطابق با شکل 8 بایستی بیشتر از 1/20 طول خمیدگی باشد یا به عبارتی: و در هر شرایطی نباید کمتر از 20 سانتیمتر باشد.
جدول 5 جنس و ابعاد هادی میانی مطابق با NFC 17-102
3- عبور هادی میانی از روی دیواره های کوتاه، حداکثر افزایش ارتفاع 40 سانتیمتری با شیب 45 درجه یا کمتر مجاز می باشد (شکل 8).
4- برای مهار کردن هادی میانی باید در هر یک متر از سه بست استفاده نمود(در فواصل 50 سانتیمتری).
5- برای هر صاعقه گیر اکتیو حداقل دو مسیر هادی میانی مورد نیاز است. در صورتی که ارتفاع سازه محل نصب ESE بیش از 60 متر باشد بایستی از چهار مسیر هادی میانی استفاده نمود. بایستی سعی شود مسیرهای هادی میانی تا حد امکان با یکدیگر فاصله داشته باشند. حداقل فاصله افقی نباید کمتر از 2 متر باشد.
6- برای هر صاعقه گیر پسیو میله ای که بر روی پایه های جداگانه نصب شده باشند، حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.
شکل 8 خمیدگی های مجاز هادی میانی
7- در صورتیکه صاعقه گیر پسیو از نوع هادی های سیمی معلق باشد برای هر پایه مهار کننده حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.
8- در
برقگیر از وسایل ایمنی میباشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربهای به زمین و جلوگیری از ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار میرود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب میشود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برقگیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.
صاعقه گیر چگونه عمل می کند؟ و انواع آن کدامند؟
میله های ساده فرانکلینی : اولین واحد جذب که توسط فرانکلین بیشنهاد گردید، میله های ساده بودند که ضربه مستقیم صاعقه به اندازه طول میله ها، دور از ساختمان اتفاق می افتاد و شعاع حفاظتی این صاعقه گیرهای ساده در کلاسهای حفاظتی براساس تئوری زاویه محاسبه می گردید.
قفس فارادی : با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد، امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند. در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود.
صاعقه گیرهای یونیزه کننده هوا : طراحی و نصب این صاعقه گیر های براساس استاندارد NFC 17-102 انجام می گیرد ریشه این استاندارد نیز همان تئوری گوی غلطان است که در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است. NFC 17-102 با وارد کردن پارامتر ΔL در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می کند.
صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد.
مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر 10 اهم باشد و پس از اجرا به شبکه هم بتانسیل کل سایت متصل شود.
در اجرای الکترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقلامی چون صفحه های مسی، مواد کاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات جوش انفجاری استفاده نمود.
صاعقه گیر الکترونیکی :
درست قبل از حدوث صاعقه بطور طبیعی محتوی الکتریکی اتمسفر بطور ناگهانی افزایش می یابد. این تغییر وضعیت توسط واحد جرقه زن حس و کنترل می شود صاعقه گیرهای الکترونیکی انرژی موجود در هوای متلاطم پیش از طوفان را (که حدود چندین هزار ولت بر هر متر است) جذب و در واحدهای جرقه زن ذخیره می نماید و در نهایت واحد جرقه زن با تخلیه بار الکتریکی خازنها بین الکترودهای فوقانی و الکترود مرکزی اش هوای اطراف را یونیزه می نماید
اصول عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی :
آزاد سازی کنترل شده یونها : واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیرهای الکترونیکی شرایطی را ایجاد می کند تا چشمه جوشانی از یون (کرونا) در اطراف میله نوک تیز فراهم شود. دقت عمل این واحد باید به گونه ای کنترل شده باش که آزاد سازی یونها را درست چند میکرو ثانیه قبل از حدوث و تخلیه صاعقه صورت دهد.
اثر کرونا و واحد جرقه زن : حضور حجم وسیع بارهای الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می شود تا پدیده طبیعی تجمع بارهای الکترونیکی اطراف میله (Corona effect) تقویت و تشدید شود.
تسریع در بروز علمدار حمله زمینی : صاعقه گیرهای الکترونیکی طوری طراحی شده اند که ارسال علمدار حمله زمینی را خیلی زودتر از نقاط هم ارتفاع مشابه همان محدوده به انجام برسانند و این به معنی تشکیل نقطه ترجیهی دریافت صاعقه در منطقه تحت حفاظت با صاعقه گیرهای الکترونیکی
سیستم هم پتانسیل :
وجود اختلاف پتانسیل بالا بین دو هادی الکتریکی نزدیک به هم باعث بوجود آمدن قوس الکتریکی می شود که خطر و خسارت ناشی از آن کمتر از صاعقه نیست ، به همین دلیل در ایجاد یک سیستم حفاظتی هم پتانسیل سازی از ارکان کار بوده و بدین مفهوم است که در یک مکان حفاظت شده بایستی تمامی هادی های الکتریکی از قبیل بدنه دستگاه ها، سازه های فلزی، لوله های آب و ... هم پتانسیل باشند زیرا در غیر این صورت این اختلاف پتانسیل باعث تخلیه شدن رعد و برق از مسیرهای نامناسب خواهد شد که احتمالاً خسارت آن کمتر از اصابت مستقیم صاعقه نیست . برای ایجاد سیستم هم پتانسیل بایستی تمامی اجزاء هادی در ساختمان به گونه ای به سیستم زمین مشترک متصل گردند . برای طراحی سیستم حفاظت از سایت های ارتباطی در مقابل رعد وبرق مؤلفه های فراوانی وجود دارد که مواردی در ذیل آمده است :
1- موقعیت جغرافیای سایت ارتباطی ( که به وسیله آن احتمال وقوع رعد و برق در آن ناحیه و ضرورت نصب سیستم ارتینگ محاسبه می گردد ) .
2- فاکتور تأثیر سطوح خارجی ساختمان : شکل و ارتفاع یک ساختمان با کاهش یا افزایش احتمال اصابت صاعقه به آن ساختمان مستقیماً در ارتباط است .
3- نوع ساختمان : آجری یا بتونی بودن ساختمان و این که دارای اسکلت فلزی است یا نه ؟
4- ارزش تجهیزات ارتباطی داخل ساختمان : بسته به قیمت تجهیزات می توان مقدار هزینه مطلوب برای ایمنی آن را برآورد نمود .
در حالت کلی برای حفاظت از یک سایت ارتباطی در نظر گرفتن دو نوع حفاظت خارجی و حفاظت داخلی الزامی می باشد .
حفاظت خارجی : حفاظت خارجی سایت ارتباطی را در مقابل اصابت مستقیم رعد و برق محافظت می نماید و از سه قسمت ذیل تشکیل گردیده است .
1- برقگیر
2- هادی میانی
3- سیستم زمین
که هر کدام از موارد فوق دارای انواع محاسبات عدیده ای می باشد که به اختصار شرح داده می شود .
برقگیر :
برقگیر وسیله ای است که در بالاترین نقطه ساختمان نصب گشته و اولین نقطه اصابت رعد و برق می باشد به دلیل این که رعد و برق از کوتاه ترین فاصله بین ابر و زمین تخلیه می گردد . البته از نوک برقگیر نصب شده به زاویه 45 درجه تا سطح افق را مخروط ایمنی می گویند و هر جسمی که در درون مخروط ایمنی قرار گیرد دیگر در معرض اصابت مستقیم صاعقه نخواهد بود و به همین دلیل است که دربعضی موارد برای پوشش کل ساختمان سایت از چندین برقگیر به صورت قفس فاراده استفاده می گردد و حتی در استاندارد NFC 17-100 فرانسه برای حفاظت از کارخانجات پتروشیمی و نفت و ... پیشنهاد گردیده که در اطراف ساختمان چهار دکل نصب و هر کدام از آن ها به وسیله سیم از سر به هم وصل شوند تا بدین صورت مخروط ایمنی با ضریب اطمینان بالا حاصل گردد. در حالت کلی می توان نصب برقگیرها را با توپولوژی ساده یا مش (Mesh) نمود .
برقگیر بر دو نوع است :
1- برقگیر غیرفعال ( پسیو )
2- برقگیر فعال ( اکتیو )
برقگیر غیرفعال شامل یک میله ساده نوک تیز است که دقیقاً مخروط ایمنی از نوک آن به فاصله 45 درجه می باشد و در محاسبات عملی برای بالا رفتن اطمینان این زاویه را 35 یا حتی پایین تر در نظر می گیرند . برقگیر فعال با فناوری مختلف ( خازنی ، اتمی و ... ) هوای اطراف خویش را یونیزه می نماید و بدینوسیله ایمنی بیشتری را ایجاد می نماید . این نوع برقگیرها با توجه به توان ایمنی ایجادی به کلاس های 1 ، 2 و 3 تقسیم می گردند.
در برقگیرهای فعال معمولاً سه مؤلفه کلاس حفاظتی ، شعاع حفاظت و ارتفاع برقگیر نسبت به سطح بایستی مورد توجه قرار گیرد. از نظر قیمت نیز برقگیرهای فعال گران تر هستند و می بایست در انتخاب برقگیر دقت نماییم تا مجهز به سیستم هادی میانی مناسب باشد تا برقگیر درست عمل کرده و موجب خسارت نشود.
هادی میانی :
ارتباط بین برقگیر و سیستم زمین توسط هادی میانی انجام می گیرد. با توجه به استاندارد NFCاگر ارتفاع ساختمان از 28 متر بالاتر باشد یا این که طول ساختمان از 2 برابر ارتفاع بزرگ تر باشد بایستی برای اتصال برقگیر به سیستم زمین از هادی میانی استفاده نمود. در مورد قطر هادی نیز استاندارد مصارف خانگی برای هادی میانی سیم 50 مسی و برای مصارف صنعتی سیم های 75 ، 90 ، 120 و ... بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود.
یک نکته ضروری در مورد هادی میانی تخلیه جانبی است اگر هنگام نصب اتصالات هادی میانی به اندازه کافی دقت نگردد، امکان ایجاد اتصال کوتاه و تخلیه انرژی از مسیرهای نامناسب وجود دارد که خطر این مسئله می تواند بیشتر از خطر اصابت صاعقه باشد.
برای نصب هادی میانی از بست های مخصوصی استفاده می گردد که معمولاً از جنس مس یا استیل هستند و همچنین منطبق بر استاندارد اروپا فاصله هادی میانی از دیوار بایستی کمتر از یک دهم متر باشد.
سیستم زمین :
یکی از مهم ترین قسمت های سیستم ارتینگ سیستم زمین می باشد آن می باشد به طوری که بعضی سیستم ارت را در این قسمت خلاصه می کنند.
با اصابت رعد و برق به برقگیر انرژی آن به برقگیر منتقل می گردد و سیستم هادی میانی وظیفه دارد بدون تخلیه از مسیرهای نادرست از یک مسیر مناسب که در طراحی مدنظر بوده آن را به سیستم زمین منتقل گرداند و کار سیستم ارت به تزریق انرژی رعد و برق به زمین منتهی می شود.
با توجه به توضیح بالا معلوم می گردد که قسمت زمین سیستم ارت بایستی به نحوی تخلیه انرژی به زمین را در اسرع وقت انجام نماید و می دانید زمین مبداء توان است و دارای مقاومت صفر ، ولی به علت وجود لایه های پوسته زمین، در سطح زمین مقاومت آن دقیقاً صفر نیست و ما با ایجاد سیستم زمین مقاومت زمین را به صفر نزدیک می نماییم تا قابلیت جذب انرژی رعد و برق را داشته باشد. پس مهمترین مؤلفه یک سیستم زمین مقدار مقاومت آن است که هر چه پایین تر باشد بهتر است. برای سیستم های قدرت، مقاومت ارت زیر 10 اهم قابل قبول می باشد ولی برای سیستم های حساس از قبیل سیستم های مخابراتی معمولاً مقاومت زیر 3 اهم مدنظر است که در موارد خاص با توجه به پیشنهاد سازنده دستگاه این مقدار تغییر می یابد.
سیستم زمین به انواع مختلفی از قبیل سیستم چاه، سیستم حلقه و سیستم میله ای ارت تقسیم بندی می شود و با توجه به نوع خاکی که می خواهیم سیستم زمین ایجاد نماییم انتخاب می گردد. مثلاً در جاده های سنگلاخی، میله های ارت که به صورت شبکه ای در زمین فرو می روند برای ایجاد و گسترش سیستم زمین بهترین گزینه است.
سیستم حفاظت داخلی :
حفاظت داخلی سایت ارتباطی را در مقابل عوامل مختلفی از قبیل نوسانات ولتاژ(Over Voltage) و القائات ناشی از اصابت غیرمستقیم رعد و برق(که به شعاع یک کیلومتر از محل اصابت این القائات وجود دارند) محافظت می نماید.
ارسترها تجهیزاتی هستند که کار حفاظت از سیستم های مخابرات و الکترونیک، در برابر نوسانات ناشی از رعد و برق را بر عهده دارند البته نقش ضربه گیرهای ولتاژ را نباید از قلم انداخت.
سیستم حفاظت خارجی مخصوصاً در قسمت انتهای آن قدرت آنی تخلیه انرژی زیاد ایجاد شده از اصابت مستقیم را ندارد و گفته می شود در لحظه اول تنها 50 درصد انرژی تخلیه می گردد و با توجه به هم پتانسیل بودن ساختمان امکان برگشت انرژی به داخل سایت و مورد حمله قرار دادن آن موجود می باشد، با نصب ضربه گیرها این امکان از بین خواهد رفت.
ضربه گیرها در کلاس های حفاظتی مختلف یک، دو، سه و به صورت یک پل، دو پل تا چهار پل موجود است که در محاسبه نصب آن ها جریان گذرنده در محل نصب و مکان نصب مهم می باشد به طور مثال اگر می خواهیم ضربه گیر را در ورودی اصلی برق ساختمان قرار دهیم بهتر است از ضربه گیرهای کلاس یک استفاده نمود.
ارسترهای مختلفی برای محافظت از خطوط تلفن، خطوط آنتن، شبکه های رایانه ای و شبکه های رادیویی فرکانس بالا موجود است که می توان بسته به پورت های ورودی و خروجی و تعیین اهمیت حفاظت نسبت به تهیه آن ها در رنج ها و کلاس های مختلف اقدام نمود. البته بحث در مورد ساختار داخلی ارسترها بسیار مفصل است که در قالب این مقاله نمی گنجد.
هادی میانی (Down Conductor): یکی از سه جزء اساسی سیستم حفاظت در برابر صاعقه بوده و نحوه نصب، مسیر دهی و انتخاب جنس و ابعاد آن در عملکرد صحیح و ایمن سیستم حائز اهمیت است. جنس و ابعاد هادی میانی در صورتی که سیستم حفاظتی پسیو بوده و بر اساس استاندارد IEC 62305 طراحی می شود، از جدول 3 قابل استخراج است(رجوع شود به مبحث صاعقه گیر پسیو).
هر چند می توان در طراحی هر دو نوع سیستم پسیو و اکتیو جنس و ابعاد مجاز هادی میانی را از جدول 3 استخراج نمود، اما به دلیل وجود اندکی تفاوت بهتر است در مورد صاعقه گیر اکتیو از جدول 5 استفاده نمود.
در مورد محل نصب و انتخاب مسیر هادی میانی نکات مهمی وجود دارند که به بطور خلاصه به آنها اشاره می شود:
1- هادی میانی باید به گونه ای نصب شود که کوتاهترین و مستقیم ترین اتصال به سیستم زمین را داشته باشد.
2- شعاع خمیدگیها و انحناها مطابق با شکل 8 بایستی بیشتر از 1/20 طول خمیدگی باشد یا به عبارتی: و در هر شرایطی نباید کمتر از 20 سانتیمتر باشد.
جدول 5 جنس و ابعاد هادی میانی مطابق با NFC 17-102
3- عبور هادی میانی از روی دیواره های کوتاه، حداکثر افزایش ارتفاع 40 سانتیمتری با شیب 45 درجه یا کمتر مجاز می باشد (شکل 8).
4- برای مهار کردن هادی میانی باید در هر یک متر از سه بست استفاده نمود(در فواصل 50 سانتیمتری).
5- برای هر صاعقه گیر اکتیو حداقل دو مسیر هادی میانی مورد نیاز است. در صورتی که ارتفاع سازه محل نصب ESE بیش از 60 متر باشد بایستی از چهار مسیر هادی میانی استفاده نمود. بایستی سعی شود مسیرهای هادی میانی تا حد امکان با یکدیگر فاصله داشته باشند. حداقل فاصله افقی نباید کمتر از 2 متر باشد.
6- برای هر صاعقه گیر پسیو میله ای که بر روی پایه های جداگانه نصب شده باشند، حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.
شکل 8 خمیدگی های مجاز هادی میانی
7- در صورتیکه صاعقه گیر پسیو از نوع هادی های سیمی معلق باشد برای هر پایه مهار کننده حداقل یک رشته هادی میانی لازم است.
8- در مورد صاعقه گیر پسیو نوع شبکه ای(مش) برای انتهای هر هادی فرم دهنده شبکه یک مسیر هادی میانی لازم است. این هادیها بایستی با فواصل یکسان در پیرامون سازه نصب شوند. حداقل فواصل نوعی برای هر کلاس حفاظتی مطابق با IEC 62305 در جدول 6 داده شده است.
جدول 6 فواصل نوعی هادی میانی در یک سیستم حفاطتی پسیو
ترمینال تست: برا
یک برقگیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد:
پارامترهای مهم برای انتخاب برقگیر مناسب جهت حفاظت عایقی:
عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها:
انواع
انواع برقگیرهای مرسوم عبارتند از:
معایب برقگیر میلهای
مزایای برقگیر نوع اکسید فلزی (MOV)
نحوهٔ اتصال
یک سر برقگیر را به زمین و سر دیگر را به نقطهای که میخواهند مورد حفاظت قرار گیرد متصل میکنند. معمولاً در ورودی ترانسها و یا ورودی موتورها نصب میشود.
برقگیرها به منظور حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا و تخلیه اضافه ولتاژهای موجی
ظاهر شده در هادیهای خطوط و پست های فشار قوی بکار می روند . اضاف«…………………………….» مت عایقی تاسیسات و تجهیزات فشار قوی را مختل نموده و بروز قوس و اتصالی را در شبکه ظاهر می سازند .
برقگیرها به شکل موازی با وسیله تحت حفاظت خود قرار می گیرند.
از آنجا که برقگیرها نقش حساسی را در شبکه های انتقال و توزیع نیرو بر عهده دارند ضروری می باشدکه طراحیها به نحوی انجام پذیرد که یک برقگیر بتواند در بدترین شرایط آب و هوایی نیز عملکردمناسب خود را حفظ نماید.
ولیکن با بررسی آمار و سوابق بهره برداری به ویژه در شبکه های توزیع مشاهده می گردد که ساختار برقگیرهای فعلی در مناطق جنوبی کشورمان پاسخگو نبوده و هر ساله خسارات زیادی از این طریق به شبکه برق کشور وارد می گردد که «…………………………….» ط حاد محیطی شامل موارد دیگری نظیر شرایط ناصحیح حمل و نقل، انبارداری، نصب و بهر ه برداری و عدم برنامه ریزی مدون در جهت بازرسی و شستشوی برقگیرها و نیز شرایط و مواردی که ممکن است در حین پروسه تولید بر کیفیت ساخت برقگیرها تاثیر نامطلوب بگذارد نیز می باشد که «…………………………….» عمل های تعمیر و نگهداری و نیز بازرسی و کنترل کیفیت را نیز نمایان می سازد.
در مورد برقگیر باید به موارد زیر توجه داشت:
با نصب برقگیر تنها ریسک آسیب پذیری تجهیزات در برابر اضافه ولتاژ های ناشی از صاعقه و کلید زنی پایین می آید اما کاملا از بین نخواهد رفت.
هر چند میزان ظرفیت انرژی عبوری از برقگیر در حین عملکرد محاسبه میش«…………………………….» گیر منجر شود هر چند که احتمال وقوع این حالت بسیار کم است.
برقگیر تنها در برابر اضافه ولتاژهای با انرژی بالا عمل خواهد نمود و هرگز در برابر نوسانات ولتاژ حول نقطه کار عملکرد نخواهد داشت.
جریان تخلیه برقگیر که برحسب KA بیان میشود یکی از مشخصه های برقگیر بوده و هیچ ارتباطی به سطح اتصال کوتاه در محل نصب برقگیر ندارد اما در مواردی که درمحل نصب برقگیر ،سطح اتصال کوتاه بسیار بالاست میبایست ق«…………………………….» فاظتی مناسب) جهت محافظت از برقگیر قرار داده شود.
در مقایسه برقگیرهای مختلف علاوه بر دامنه جریان تخلیه برقگیر بر حسب KA میبایست به زمانهای پیشانی و پشت موج قابل تحمل برقگیر هم توجه نمود.
در برخی موارد ممکن است جهت حفاظت کامل از چند برقگیر با کلاسهای مختلف بر حسب فاصله از مصرف کننده استفاده شود. در اینگونه موارد رعایت هماهنگی بین برقگیرها بسیار مهم است.
مشخصات برقگیر
سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب میشود ته سیم کاملاً به زمین متصل میشود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می«…………………………….» ا میشوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود میآید. شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برقگیر تخلیه خرمنی ظاهر میشود. در نتیجه بارهای القا شده نمیتوانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمیشود. با وجود ا«…………………………….» ادر است، به برقگیر میخورد و بارها بدون خسارت به زمین میروند.
انواع برقـگیـر
۱) برقگیر میـلهای
۲) برقگیر بـا فاصله هوایی
۳) برقگیر بـا مقاومت غیر خطی
۴) برقگیر بدون فاصله هوایی
۵) برقگیر خـازنـی
۶) برقگیر فیوزی
برقگیـر میـله ای
یکی از سادهترین و ارزانترین برقگیرها که از اولین برقگیرها میباشند برقگیر میلهای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برقگیر عبارت است از دو میله نوکتیز که یکی در قسمت برقدار نصب شده و دیگری در زیر ایزولاتور و یا بدنه نصب و به زمین اتصال مییابد «…………………………….» ی که در مقابل ولتاژ حداکثر سیستم پایدار بوده و فقط در برابر ولتاژهای زیاد تخلیه الکتریکی صورت میگیرد . البته تنظیم برقگیر از حالت ایدهآل دور بوده و میتوان گفت در یک باند ولتاژ عمل میکند و مشخصه عملکرد دقیقی را برای آن نمیتوان تصور کرد.
برقگیـر با فاصله هوایی
نوع دیگری از برقگیرها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد ؛ برقگ«…………………………….» ا ساده ترین نوع برقگیر می باشند که به جرقه گیر (برقگیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.
همانطوریکه که می دانیم برقگیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.
در این نوع برقگیرها (برقگیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.
موارد استفاده برقگیـر با فاصله هوایی
امروزه از این نوع برقگیرها فقط در موارد خاصی استفاده می شود که عبارتنداز:
۱) برسر بوشینگهای ترانسها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)
۲) در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می کنند و هم نقش حلقه کرونا را بازی می کنند.
برقگیـر با مقاومت غیر خطی
این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها «…………………………….» کنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود، فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور میکند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص میکند .
فواصل هوایی موجود در برقگیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط م«…………………………….» قامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازنها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصلههای هوایی قرار میدهند و این کار را درجهبندی ولتاژ میگوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی
حتما ببینید! پیشنمایش (موکاپ) بیلبورد
حلقه کرونا یا کروناگیر
همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .
همانطور که می دانیم پدیده کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود.
لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO می با«…………………………….» آنها متغیر است .
برقگیـر با مقاومت غیر خطی
همانطور که می دانیم این برقگیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا«…………………………….» ر برقگیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند (در حالتNormal شبکه) لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.
حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قرص های بالایی ولتاژ بالاتری را از سایر قرص ها متحمل می شوند و زودتر آسیب می بینند و این امر«…………………………….» عملکرد برقگیرها بهتر میگردد.
برای این کار از وسیله ای به نام کروناگیر یا حلقه کرونا استفاده می کنند؛ که در حقیقت هم میدان را به سمت یکنواختی سوق می دهد و هم تقسیم ولتاژ را به روی قرص ها به حالت متعادلی نزدیک می نماید.
برقگیـر بدون فاصله هوایی
یک نوع برقگیر بدون فاصله هوایی امروزه بکار میرود که خازنهای سری آن از قطعات اکسید روی میباشد که این قطعات بصورت قرصهایی با اندازههای مختلف ساخته شده و روی هم قرار میگیرند. این برقگیرها از نظر ساخت سا«…………………………….» عمل کنند بنابراین سطح ولتاژ حفاظت تجهیزات را نیز میتوان پائینتر آورد و در نتیجه در هزینهها صرفهجویی نمود و جریان نشتی در این نوع برقگیرها کمتر است یا تقریباً صفر است.
برقگیـر خـازنی
این نوع برقگیر برای ولتاژهای فشار ضعیف استفاده میشود که انرژی اعمال شده حاصل از موج ولتاژ در خازن ذخیره میشود.
برقگیـر فیـوزی
این نوع برقگیر نیز طوری ساخته میشود که در مقابل اضافه ولتاژ که سبب عبور جریان زیادی از برقگیر بشود میسوزد و جرقه داخل آن توسط گاز یا مواد نسوز درون آن خاموش میشود و اکثراً بعنوان حفاظت ثانویه بکار میرود.
محل نصب برقگیـر
برقگیر باید در ورودی پستهای ترانس قبل از کلیه تجهیزات و تا حد ممکن نزدیک به آنها نصب گردد. «…………………………….» داگانه برقگیر نصب میشود. معمولاً در مسیر برقگیر به زمین یک شماره انداز قرار میدهند که میتواند تعداد دفعات تخلیه موجهای ولتاژ ضربهای بر روی برقگیر را ثبت نماید.
تجهیزات و متعلقات برقگیر :
شمارنده موج ضربه :
شمارنده در واقع وسیله ای است که جهت نمایش ع«…………………………….» ار برده می رود . شمارنده توسط کابل یا شیشه مسی به برقگیر وصل شده و جریان تخلیه از طریق این دستگاه به زمین جریان می یابد و هر بار عبور جریان تخلیه ، شمارنده عمل می نماید .
پایه ها یا مقره های عایق کننده :
در برقگیری که می بایست مجهز به شمارنده باشند بایستی تمام جریان تخلیه از شمارنده عبور نماید و مسیر دیگری جهت تخلیه جریان ضربه وجود نداشته باشد تا از عملکرد حتمی شمارنده به ازاء هر بار تخلیه جریان موج اطمینان حاصل شود . لذا لازم است که برق گیر از استراکچی ایزوله باشد این عمل توسط مقره های کوچکی که زیر پایه های برقگیر نصب می شوند انجام می گیرد .
سوپاپ اطمینان برقگیر :
یک برقگیر ممکن است در مواردی اضافه بار پیدا ک«…………………………….» شبکه با یک اتصال کوتاه در محل نصب برقگیر روبرو خواهد شد . اتصال کوتاه در برقگیر باعث تولید گازهای داغ یونیزه با فشار بالا شده و نهایتاً به انفجار برقگیر می انجامد . هدف از تعبیه مکانیزم سوپاپ اطمینان جلوگیری از انفجار ناگهانی و شدید برقگیر است . این انفجار ممکن است باعث آسیب دیدن تجهیزات مجاور و خسارت جانی گردد .
درذیل برقگیرهای اکسید فلزی به استحضار میرسد:
– برقگیر اکسید فلزی بدون فاصله هوایی : به برقگیرهایی گفته می شود که شامل مقاومت های غیرخطی اکسید فلزی هستند، نحوه اتصال این مقاومت ها سری یا موازی بدون هیچگونه فاصله هوایی می باشد.
برقگیرهای توزیع با کلاسHeavyDuty :برقگیری می باشد که معمولاً برای حفاظت خطوط «…………………………….» ح بالا قرار دارند مورد استفاده قرارمی گیرند.
– ولتاژ نامی یک برقگیر : بیشترین مقدار موثر مجاز ولتاژ «…………………………….» طراحی شده است.
– جریان تخلیه نامی یک برقگیر : بیشترین مقدار جریان ضربه «…………………………….» طبقه بندی می شود.
– بیشترین ولتاژ کاری پیوسته(MCOV) : بیشترین مقدار موثر ولتاژ فرکانس قدرت است که مطابق شرایط استاندارد بر پایانه های برقگیر می تواند اعمال شود.
برقگیر از وسایل ایمنی میباشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربهای به زمین و جلوگیری از ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار میرود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب میشود. ولتاژ شکست الکتریکی یک برقگیر بایستی کمتر از ولتاژ شکست الکتریکی ایزولاسیون لایه تجهیزات نصب شده در پست باشد.و یا به عبارت دیگر: برقگیر یک رسانای الکتریسته است که یک سر آن متصل به زمین و سر دیگر آن منتهی به یک یا چند نوک تیز است که در بالای ساختمان نصب میشود. این جسم مسیر مستقیم کم مقاومتی را بهزمین تأمین میکند.برقگیر وسیلهای بهمنظور حفاظت دستگاههای الکتریکی مانند آنتن و خط انتقالی از برق آسمانی و معمولاً دارای مکانیزمی است که در برابر ولتاژهای معمولی یک مقاومت بالا و در مقابل ولتاژهای آنی بالا، یک مقاومت کم از خود نشان میدهد تا در حالت دوم ضربات الکتریکی را اتصال بهزمین کند.
انواع برقـگیـر
1) برقگیر میـلهای
2) برقگیر بـا فاصله هوایی
3) برقگیر بـا مقاومت غیر خطی
4) برقگیر بدون فاصله هوایی
5) برقگیر خـازنـی
6) برقگیر فیوز
7)برقگیرها آرماتور
8)برقگیر نوع بافنتیل ( مقاومت های غیر خطی )
9) برقگیرهای نوع جرقه ای
برقگیـر میـله ای:
یکی از سادهترین و ارزانترین برقگیرها که از اولین برقگیرها میباشند برقگیر میلهای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برقگیر عبارت است از دو میله نوکتیز که یکی در قسمت برقدار نصب شده و دیگری در زیر ایزولاتور و یا بدنه نصب و به زمین اتصال مییابد فاصله دو نوک متناسب با ولتاژ و شرایط و زمان اعمال ولتاژ روی سیستم قابل تنظیم است . تنظیم این فاصله طوری که در مقابل ولتاژ حداکثر سیستم پایدار بوده و فقط در برابر ولتاژهای زیاد تخلیه الکتریکی صورت میگیرد . البته تنظیم برقگیر از حالت ایدهآل دور بوده و میتوان گفت در یک باند ولتاژ عمل میکند و مشخصه عملکرد دقیقی را برای آن نمیتوان تصور کرد.
برقگیـر با فاصله هوایی:
نوع دیگری از برقگیرها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد ؛ برقگیر از نوع شاخکی می باشد . این نوع برقگیرها ساده ترین نوع برقگیر می باشند که به جرقه گیر (برقگیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.
همانطوریکه که می دانیم برقگیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.
در این نوع برقگیرها (برقگیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.
موارد استفاده برقگیـر با فاصله هوایی:
امروزه از این نوع برقگیرها فقط در موارد خاصی استفاده می شود که عبارتنداز:
1) برسر بوشینگهای ترانسها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)
2) در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می کنند و هم نقش حلقة کرونا را بازی می کنند.
برقگیـر با مقاومت غیر خطی:
این نوع برقگیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیر خطی تشکیل شده است، این خازنها که اصولا ً بصورت فواصل هوایی میباشد در حالت کار عادی سیستم از عبور جریان الکتریکی به داخل برقگیر جلوگیری میکنند. چنانچه ولتاژ سیستم به عللی بالا رود، فواصل هوایی بین خازنها هادی شده و جریان الکتریکی عبور میکند عبور جریان از مقاومت غیر خطی میزان افت و ولتاژ دو سر برقگیر را مشخص میکند .
فواصل هوایی موجود در برقگیر باید طوری باشد که در مقابل حداکثر ولتاژ کار سیستم مقاوم بوده ولی اگر به عللی اضافه ولتاژ اعمال شده اتصال کوتاه شود پس از برقراری شرایط عادی بتواند جریان را قطع کند که این کار توسط مقاومت های غیر خطی انجام میگیرد . مجموعه قسمت خازنها و مقاومت غیر خطی در داخل یک ایزولاتور ساخته شده از مواد عایقی قرار میگیرند . انتخاب چند خازن در برقگیر بجای یک خازن به این دلیل صورت میگیرد که استقامت برقگیر در مقابل ولتاژهای برگشتی زیاد گردد برای اینکه تقسیم ولتاژهای روی خازنها بطور مساوی انجام گیرد. یک سری خازن و مقاومت موازی در دو سر فاصلههای هوایی قرار میدهند و این کار را درجهبندی ولتاژ میگوئیم، یعنی یکنواخت نمودن توزیع ولتاژ در روی خازنهای متوالی .
همانطور که در شکل دیده می شود برقگیرها در قسمت فوقانی خود مجهز به یک وسیله حلقه ای شکل هستند که این وسیله به حلقه کرونا یا کروناگیر معروف می باشد .
همانطور که می دانیم پدیدة کرونا تخلیه الکتریکی ناقص در یک میدان غیر یکنواخت می باشد . در پستهای فشار قوی این پدیده بالاخص در محل های اتصال هادیها به تجهیزات دیده می شود .
لذا برای برطرف کردن این عیب باید میدان را در این نواحی یکنواخت کنند تا اثرات مخرب کرونا کمتر گردد . برقگیرهایی که امروز در پستها بکار می روند از نوع ZNO می باشند که در داخل آنها قرص هایی از جنس اکسید رویZNO می باشد که بسته به سطح ولتاژ شبکه تعداد آنها متغیر است
برقگیـر با مقاومت غیر خطی:
همانطور که می دانیم این برقگیرها باید همانند یک مقاومت غیر خطی عمل کنند یعنی در برابر ولتاژ نامی شبکه امپدانس بالایی را از خود نشان دهند و در برابر ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی شبکه امپدانس کمی را از خود نشان دهند تا تخلیه صورت گیرد . لذا قرص های اکسید روی بکار رفته در برقگیرهای امروزی در واقع نقش مقاومت غیر خطی را بازی می کنند که دارای جریان نشتی بسیار کمی می باشند (در حالتNormal شبکه) لذا به روی این قرص ها ولتاژ تقسیم می گردد.
حال اگر میدان غیر یکنواخت باشد قاعدتاً تقسیم ولتاژ بر روی قرص ها یکسان نخواهد بود؛ در این صورت یک قرص و به خصوص قر
انواع سیستم های اتصال در سازه های فلزی
در انتخاب یک سیستم مناسب اتصال جهت انتقال بار، علاوه بر نگرش سازه ای، به قابل اجرا بودن آن نیز باید توجه کرد. انواع سیستمهای اتصال – پرچ، پیچ، جوش و اتصالات خاص – زمانی مناسب می باشد که از مطابقت آن با عملکرد سازه ای، تکنولوژی اتصال و اقتصاد آن اطمینان حاصل شود.
پرچ
پرچ از قدیمی ترین وسایلی است که از آن برای اتصال در سازه های فولادی استفاده می شود ولی امروزه کاربرد آن منسوخ شده است. پرچ شامل یک استوانه توپر فولادی است که سر آن شکل داده شده است. این قطعه بصورت گرم در سوراخ اتصال قرار داده شده سر دیگر آن بوسیله چکش بادی شکل داده می شود. پرچ پس از سرد شدن منقبض می شود و انقباض باعث فشردگی دو قطعه اتصال می شود. بدین صورت یک اتصال اصطکاکی کامل بدست می آید از آنجایی که میزان انقباض و نیروی بوجود آمده در پرچ قابل محاسبه نیست نمی توان از آن در محاسبات طراحی استفاده کرد.
پرچ را می توان بصورت سرد نیز کوبید که دیگر هیچ نیروی پیش تنیدگی در آن بوجود نمی آید.امروزه بدلایل زیر از پرچ در سازه های فولادی استفاده نمی شود :
پیشرفت تکنولوژی جوشکاری
تولید پیچ های با مقاومت بالا
نیاز به نیروی انسانی زیاد و ماهر برای پرچکاری
احتیاج به نظارت دقیق
سر و صدای زیاد در حین اجرا
خطر آتش سوزی در حین کار
پیچ
پیچهایی که در اتصالات سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند، به دو دسته تقسیم می شوند : 1- پیچهای معمولی 2- پیچهای با مقاومت بالا
از پیچهای معمولی در اتصالاتی استفاده می شود که نیروهای موجود در اتصال کم باشد. از این پیچها که بصورت یاتاقانی یابرشی عمل می کنند در ساخت مهاربندیها، خرپاهای کوچک، لاپه ها و اعضای درجه دوم سازه های فولادی استفاده می شود. پیچهای با مقاومت بالا در هنگام تولید به منظور افزایش مقاومت، بصورت گرم نورد می شوند. نحوه اتصال و انتقال بار در این پیچ های با مقاومت بالا در سوراخهایی قرار می گیرند که قطر آن از قطر پیچ بیشتر است و در هنگام اتصال برای ثابت نگه داشتن پیچ و جلوگیری از سائیدگی قطعات فولادی، از واشر استفاده می گردد.
جوش
جوشکاری فرایندی است که در آن دو قطعه فلز بوسیله حرارت به یکدیگر جوش می خورند تا یک اتصال بوجود آید. عمل جوش در اتصالات ساختمان درست شبیه بستهای مکانیکی می باشد. جوشها برای ساخت اتصالات، جهت انتقال نیرو بین اعضای سازه و همچنین برای انتقال دادن تنشهای محاسباتی از یک قسمت عضو ساخته شده به قسمتهای دیگر به کار می روند. قوانین و ضوابط جوشکاری در ساختمان سازی بوسیله انجمن امریکایی جوشکاری " AWS " به صورت مدون گردآوری شده است. این مجموعه بصورت آیین نامه ای در زمینه جوشکاری در ساخت ساختمانهای فولادی AWS(D1.0) و همچنین مشخصات جوشکاری در پلها، بزرگراهها و راه آهن ها AWS (D.1.0 ) گردآوری شده است. مشخصات اتصالات جوش شده در ساخت ساختمانهای فلزی در AISC آورده شده است. AISC نیز در مواقع لزوم به استاندارد AWS(D.1.0) ارجاع می دهد.
انواع روشهای جوشکاری
الف) جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار
جوش قوس الکتریکی با الکترود روکشدار از رایج ترین روشهای جوشکاری هستند که هم در جوشکاریهای کارخانه ای و هم در جوشکاریهای کارگاهی کاربرد دارند.
ب) جوش قوس الکتریکی غوطه ور ( زیر پودری )
جوش قوس الکتریکی از مهمترین روشهای جوشکاری کارخانه ای است. این روش هم بصورت تمام خودکار و هم بصورت نیمه خودکار قابل اجراست.پودر نرم، روی محلی که باید جوشکاری شود ریخته می شود و الکترود به سمت آن روانه می گردد. هنگامی که قوس الکتریکی تشکیل می شود، قسمتی از پودر ذوب می شود و به صورت تفاله جوشکاری در می آید و روی فلز مذاب را می پوشاند. جوش قوس الکتریکی غوطه ور نسبت به جوش الکتریکی با الکترود روکشدار دارای نفوذ بیشتر و همچنین سرعت جوشکاری بیشتر می باشد. در این نوع جوشکاری، سطح جوشکاری شده صاف است و ترشحات جوشکاری تشکیل نمی گردد. لازم است گل جوش پس از انجام هر مرحله جوشکاری برداشته شود. پودر ذوب نشده نیز در جوشکاریهای بعدی قابل استفاده است. در روش تمام خودکار، دستگاه کنترل الکتریکی، پودر و سیم جوشکاری ( الکترود ) را از دو مجاری مجزا در حین حرکت در امتداد درز، تامین می کند.
ج) جوش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز
جوشکاری با روش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز به دلیل انطباق آن با تمام شرایط کاری، دارای اهمیت روز افزونی در جوشکاری کارخانه ای شده است. در این روش جوشکاری که ممکن است بصورت تمام خودکار یا نیمه خودکار انجام شود، از سیستم الکترود بدون پوشش با قوس الکتریکی و پوشش گازی استفاده می گردد. بوسیله تغییر دادن نوع گاز یا تعویض قطب قوس الکتریکی ، می توان مقطع عرضی فلز جوش شده را کنترل نمود. بدین ترتیب که می توان مقطع را بصورت عریض با نفوذ کم و یا عرض کم با نفوذ زیاد، در مرکز خط جوش در آورد. به جوشی که از دی اکسیدکربن به عنوان گاز محافظ استفاده می شود ، جوش CO2 گفته می شود.
د) جوش قوس الکتریکی با پودر مغزی
از این روش جوشکاری می توان بصورت خودکار یا نیمه خودکار در کارگاههای بزرگ یا کارخانه ها استفاده کرد. این روش شبیه جوشکاری به روش قوس گازی است با این تفاوت که الکترود ممتد فلزی آن لوله ای شکل بوده و مواد پودر در داخل آن لوله قرار دارد. البته این روش مزایایی نیز نسبت به روشهای قبلی دارد، بعنوان نمونه در این روش محافظ قوس الکتریکی تحت تاثیر وزش باد در فضای آزاد قرار نمی گیرد.
ه) جوش الکتروگاز
جوش الکترو گاز نوعی جوشکاری به روش قوس الکتریکی یا قوس الکتریکی با پودر مغزی می باشد که برای اتصالات قائم تا ضخامت 3 اینچ قابل اجرا است. این نوع جوشکاری بصورت تمام خودکار انجام می شود. این حفره می تواند بین دو لبه کار ( جوش تخت ) و یا بین لبه و سطح کار ( جوش گوشه ) باشد. صفحات مسی که بوسیله آب خنک می شوند، دو طرف حفره جوش را میپوشانند. داخل این حفره فلز مذاب جوش قرار دارد و با خنک شدن فلز جوش، صفحات مسی به تدریج و به این صورت جوشکاری از پایین به سمت بالا کامل می گردد. قوس الکتریکی و محافظ فلز جوش بوسیله گاز یا بخار ایجاد شده از پودر مغزی قابل تامین هستند.
و) جوش الکترو اسلاگ
در جوشکاری به روش الکترو اسلاگ، برای جوشهای تخت و یا گوشه، جوشها به صورت قائم و از پایین به بالا در حفره جوشکاری کامل می گردند. آب خنک کننده و صفحات مسی، دو طرف سطح اتصال را میگیرند و به صورت یک قالب مواد مذاب حاصل از عمل جوشکاری را در خود جای می دهند و به تدریج جوش را از پایین به بالا کامل می کنند. به خاطر توزیع یکنواخت گرما در اتصال، جوشکاری به روش الکترواسلاگ در مواردی مناسب است که حداقل تغییر شکل در اجزای اتصال، مورد نظر باشد. در صورتی عمل جوشکاری با موفقیت انجام می شود که اتصالات قائم ارتفاع قطعات اتصالی حداکثر 20 اینچ باشد.
ز) جوش گلمیخ
این نوع جوشکاری روشی است که بوسیله آن انتهای گلمیخها به اعضای سازه ای جوش داده می شوند. دستگاه نوع تفنگی با کنترلهای مخصوص، گلمیخ را در جای خودش نگه می دارد و پس از آن بین گلمیخ و عضو سازه ای قوس الکتریکی ایجاد می کند و هنگامی که درجه حرارت به نقطه ذوب رسید، به طور خودکار گلمیخ را به داخل حوضچه مذاب فشار می دهد.
ح) جوش مقاومتی
در جوش مقاومتی، گرمای لازم برای رسیدن به نقطه ذوب، بوسیله مقاومت الکتریکی جریان عبور داده شده از نقطه اتصال تامین می شود. هنگامی که فلز به دمای مناسبی رسید، دو نقطه به هم فشرده می شوند تا در محل اتصال بصورت یکپارچه درآیند. در کارهای ساختمانی، جوش مقاومتی اساسا" برای ساخت مقاطع کوچک و قطعات سبکتر بکار می روند ( مثل ساختن تیرچه های خرپایی )
سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربرساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند.با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که الف) برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا(شامل تیر و ستون و مهاربندها)در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد.
وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است.در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است.تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ(1994)تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع این زلزله این فرض رازیر سوال برد.در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر(Base metal) دچار ترک یا یعضا شکست شده است.اسن مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد.از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.
عملکرد لرزه ای ساختمانهای فولادی
براساس تجربه های حاصل از زلزله های گذشته و مطالعات انجام گرفته سازه هایی در برابر زلزله دارای عملکرد بهتری هستند که بتوانند ضمن حفظ پایداری و انسجام کلی خود انرژی ناشی از زلزله را تا حد امکان جذب و مستهلک نمایند.با توجهبه منحنی نیرو-تغییر مکان سازه ها و توجه به این مطلب که سطح بین منحنی نیرو-تغییرمکان و محور تغییرمکان نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه است.هر چه سازه شکل پذیرتر باشد انرژی بیشتری را هنگام زلزله جذب کرده و رفتار مطلوبتری دارد.فولاد نرمه به علت طبیعت شکل پذیر از این نظر ماده مناسبی می باشد و می تواند میزان زیادی انرژی جذب کند.اما تجربه نشان داده است که در سازه های فولادی در صورت عدم استفاده از اتصالات مناسب عملکرد مناسب لرزه ای آنها مناسب و قابل قبول نخواهد بود و در اثر زلزله دچار شکست سازه ای و یا انهدام خواهد شد.در زلزله منجیل (1369) مشاهده شد که تعدادی از ساختمانهای فولادی دچار تخریب کامل شدند. رفتار این سازه ها در این زلزله ثابت کرد که در بسیاری از موارد سازه های موجود دارای سیستم مقاوم زلزله مناسبی نیستند.استفاده از تیرهای خورجینی(تیرهای سرتاسری در دو طرف ستون با اتصال نبشی) و عدم شناخت سیستم حاصل و مدل صحیح برای این اتصالات باعث شده این سیستم از نظر مهندسی زلزله بسیار آسیب پذیر تلقی گردد.درس حاصل از این زلزله کیفیت پایین ساخت و ساز شهری بودکه در سالهای اخیر تلاشهایی برای اصلاح آن به عمل آمده است.در زلزله نورث ریچ آمریکا مشاهده شد که در بسیاری ازساختمانهای فولادی اتصال تیرها و ستونها دچار ترک و یا بعضا شکست شد.بیشتر این ترکها و شکستها در بال ستون اتفاق افتاده است.
صنعت جوشکاری ساختمان در ایران
با گذشت 50 سال از استفاده از جوش در ساختمان دهه اخیر(80-1370)از نظر تعداد ساختمانهایی که با سازه های فولادی طراحی و اجرا شده اند کاملا استثنایی به شمار می آید.در نیمه دوم این دهه دهها هزار سازه فولادی در تهران و شهرهای بزرگ ایرن به ناگهان سر از زمین برآورد.گسیل سرمایه ها به سوی ساخت و ساز شهری و تبدیل ساخت سرپناه به ماشین سرمایه گذاری جهت سودهای کلان باعث گردید تا رعایت اصول فنی و ایمن سازی ساختمانها در برابر زلزله در برابر منفعت طلبی صاحبکاران عملا مورد توجه قرار نگیرد.از طرف حجم عظیم ساخت و ساز نیروز انسانی زیادی اعم از مهندس و تکنسین و جوشکار احتیاج داشت که باعث ورود افراد غیرمتخصص به این جرگه گردید.تمامی این مسایل دست به دست هم داد تا طرح و اجرای ساختمانهای فولادی آنچنان که باید از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد.تخریب کلی ساختمانهای فولادی در زلزله منجیل موید پایین بودن کیفیت ساختمانهای فولادی کشور می باشد. از میان تمامی عوامل دخیل در طرح و ساخت سازه های فولادی اتصالهای جوشی از نارساییهای بیشتری برخوردارند. علل اصلی پایین بودن کیفیت جوش درساخت و سازهای شهری را می توان به صورت زیر بیان نمود :
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
عدم انطباق اجرای معمول سازه های فولادی با آیین نامه ها و دستورالعملها
در بسیاری از موارد طرز اجرای متداول جوش باجزییات ارایه شده در آیین نامه تطابق ندارد.این موارد ناشی از موارد متعددی است که از میان آنها به موارد زیر می توان اشاره کرد:
الف) آشنا نبودن مهندسین سازه به مسایل اجرایی و در نتیجه ارایه نقشه ها و جزییات غیرقابل اجرا
ب) گران تر بودن هزینه اجرای جزییات آیین نامه نسبت به روش سنتی اجرا
پ)آگاه نبودن کارفرما و یا مهندس مجری طرح به جزییات آیین نامه و عدم
توانایی در تمیز دادن حالات مختلف از یکدیگر
بعد از اجباری شدن آیین نامه2800(1368) اهمیت وجود سیستم مقاوم در برابر زلزله از یک طرف و محدودیتهای معماری برای استفاده از سیستم مهاربندی از طرف دیگر باعث استفاده روزافزون از سیستم قاب خمشی در جهت عرضی ساختمانها شد.در این سیستم اتصال تیر به ستون از نوع گیردار بوده یعنی باید توانایی انتقال برش و لنگراز تیر به ستون وجود داشته باشد.در این نوع اتصالات از ورقهای بالاسری و زیرسری که در محل اتصال به ستون برای ایجاد جوش نفوذی کامل خورده است استفاده می شود. اما از آنجاییکه متاسفانه عملیات جوشکاری در محل کارگاههای ساختمانی و نه در محل کارخانه صورت می گیرد کنترل کیفیت جوش بخصوص در هنگام مونتاژ درارتفاع زیاد از سطح زمین حتی به صورت عینی(Visual) امکان پذیر نمی باشد. همچنین معمولا در محل اتصال ورق به ستون به جای جوش نفوذی از جوش گوشه استفاده می شود در نتیجه هنگام زلزله این نقاط علاوه بر تحمل نیروی کمتر در حالت تردشکن گیسخته خواهد شد. زمانی که در یک عضو فشاری ازدومقطع در کنار یکدیگر استفاده می شود باید هم پایداری کل عضوبه عنوان یک المان و هم پایداری تک تک مقاطع کنترل شود تاخیچکدان تحت تاثیر نیروی فشاری به طور جداگانه دچار کمانش نشوند.برای این منظور این مقاطع باید در فواصل مشخص به یکدیگر متصل شوند تاطول آزاد آنها کاهش یابد. بسیاری از اوقات بادبندهای دوبل در طول خود به یکدیگر وصل نمی شوند و در نتیجه دومقطع بایکدیگر عمل نمیکنند و بار بحرانی عضو کمتر از مقداری است که مهندس سازه در محاسبات خود منظور نموده است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان حداکثر فاصله بین جوش دومقطع در ستونهای ترکیبی را مقرر نموده است.اما در موارد زیادی مشاهده می شود که فاصله بین جوش ستونها بیشتراز این مقدار است.
2- کیفیت پایین جوش به علت عدم آموزش کلاسیک کافی در این زمینه برای جوشکاران و مهندسان
یکی از مهمترین اشکالات موجوددر اجرای ساختمانهای فولادی در کشور کیفیت پایین جوشکاری ساختمان می باشد.عوامل مختلفی در این امر تاثیر می گذارند.استفاده ازجوشهای کارگاهی حتی در مورد جوشهای نفوذی و اجرای کل جوشکاری درکارگاه ساختمانی و استفاده از نیروی انسانی غیرمجرب از عولمل اصلی پایین آمدن کیفیت جوشکاری ساختمان می باشد.در نتیجه عوامل برشمرده شده مشکلات عدیده ای گریبانگیر اتصالات جوشی می باشد.
در بسیاری از موارد سطح فلز در حال جوش آلوده به روغن یا مواد نامناسب دیگر است و یا اینکهروی فلززنگ زده یا رنگ خورده جوش داده می شود.گاه در فاصله بین پاسهای متوالی جوش حتی از جدا نموده گل جوش نیز خودداری می شود و یابدون برداشتنگل جوشکاری اقدام به زدن رنگ ضدزنگ می شود.از انواع جوشهایی که در کارهای ساختمانی بسیار از آن استفاده می شود جوش سربالا می باشد. به علت سختی اجرا در غالب موارد این نوع جوش از کیفیت پایینی برخوردار است. در بسیاری از موارد در اثر استفاده از تکنیکهای نامناسب جوشکاری نقایصی چون تابیدگی و پیچش در قطعات اتفاق می افتد.
عیوبی نظیر نفوذ ناقص بریدگی کناره جوش اختلاط سرباره تخلخل و وجود ترک درفلز مادر باعث کاهش ظرفیت باربری قطعات می شود. یکی از متداولترین اشکال مقاطع مورد استفاده در سازه های فولادی تیرهای لانه زنبوری می باشد.بسیاری از مجریان طرح این تیرها را در وضعیت نامطلوبی در کارگاه ساختمانی مونتاژ می کنند. در بسیاری از موارد جوش میانی تیر از کیفیت پایینی برخورداراست و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت و تقویتهای لازم درمجل تکیه گاه تیر و وسط آن صورت نمی پذیرد. متاسفانه طراحی و اجرای پلکانهای فولادی در ساختمانها نیز از کیفیت پایینی برخوردار است و با توجه به اهمیت عملکرد مناسب این قسمت ساختمان پس از زلزله دقت لازم در ساخت آن مبذول نمی شود .
3- نبود نظارت اصولی و دقیق بر اجرای جوشکاری در ساختمانهای شهری در کشور
با توجه به اهمیتی که شهرداری برای مسایلی از قبیل پارکینگ و نورگیرها و مسایلی از این دست قایل است مشاهده می شود که بیشتر توجه مهندسان نیز به این امور معطوف می باشد و توجه چندانی به مسایل سازه ای نمی شود.البته باید به این نکته نیز اشاره شود که به علت عدم وجود آموزش جوشکاری در واحدهای درسی دانشجویان عمران مهندسینی که از دانشگاه فارغ التحصیل می شوند در این زمینه دارای اطلاعات کافی نیستند و به عنوان مهندس ناظر نمی توانند مسوولیت خود را به نحواحسن انجام دهند.البته باید به این موارد مساله سختی کار را نیز افزود.به علت جوشکاری در ارتفاع غالب مهندسین از انجام بازدید از این جوشها طفره می روند. در نهایت امر اینکه آنطور که از ظواهر امر مشخص است شهرداریها نیز در این زمینه کوچکترین نقشی ایفا نمی کنند و هیچگونه نظارتی بر اجرای ساختمانها ندارند.
4- عدم طرح دقیق اتصال جوشی با توجه به عملکرد مورد نظرآنها
بسیاری از کارفرمایان عمل طراحی سازه و ایجاد تمهیدات مقابله با زلزله را یک امر زاید می دانند و تلاش می کنند تا کمترین هزینه ممکن را صرف این کار نمایند.از طرف دیگر شهرداریها کمترین نظارتی بر طرح و اجرای سازه ها نداشته فقط به مسایل معماری دقت می کنند. این عوامل دست به دست هم می دهد تا فقط حق امضای مهندسین سازه اهمیت داشته باشد و طرح از حداقل اهمیت برخوردار باشد به خاطر همین موضوع مهندسین سازه اغلب کمترین وقت را صرف این عمل می نمایند و بالطبع دقت لازم را در طرح اتصالات جوشی نبذول نمی شود. بعضی اوقات از اتصالات طرح شده برای یک ساختمان در نقشه های دیگر ساختمانها استفاده می شود. در بسیاری از موارد جزییات اتصالات موجود در نقشه ها نامفهوم بی دقت و ناقص است.
از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و نبود آموزش کافی برای مهندسان عمران و عدم نظارت کافی بر حسن اجرای جوش و ... مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه
1- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
2- بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
3- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
4- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی
تحت عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسیت ناظر
5- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی ناظربر کار مهندسین عمران
می باشد.
بیشتر سازه ها در صنعت از قطعات مختلف ( ریختگی ، آهنگری شده ، نوردی و ... ) تشکیل شده اند که با روش های گوناگونی بر یکدیگر متصل می شوند . روش های متفاوت اتصال فلزات به یکدیگر را برحسب نوع فرآیند و یا بنیان علمی آنها به دسته های مختلفی طبقه بندی نموده اند : الف ) روش های مکانیکی (پیچ ، پرچ ، پین ، خار و... ) ب) روش های متالورژیکی ( جوشکاری ، لحیم کاری و غیره ) ج) روش های شیمیائی ( چسب های معدنی و آلی ) و یا رده بندی بر اساس نوع اتصال : الف : روش های اتصال موقت ( پیچ و مهره ، پین و خار و....) ب : روش های اتصال نیمه موقت ( پرچ ، احتمالا لحیم کاری نرم و بعضی چسب ها ) ج : روش های اتصال دائم ( فرآیند جوشکاری و......) جوشکاری و رده بندی فرآیندهای جوشکاری : جوش ایده آل را می توان به محل اتصالی اطلاق نمود که نتوان آن موضع را از قسمت های دیگر قطعات جوش داده شده تشخیص داد .با وجود دست نیافتن به اینچنین مشخصات ، می توان خواص محل اتصال را چنان بالا برد که در عمل کاملا رضایتبخش باشد .نکته حائز اهمیت از نظر کارشناسی تشخیص نوع فلزی است که جوشکاری بر روی آن انجام می گیرد . نوع اتصال و کاربرد قطعه نیز به منظور انتخاب روش جوشکاری ، مواد لازم و نکات جانبی دیگر نیز از اهمیت زیادی برخوردار هستند . زیرا هر نوع جوش نمی تواند در تمام شرایط خواص مورد نظر را تامین نماید . انرژی مهمترین عامل در روش های جوشکاری برای اتصال دو قطعه است که می تواند از منابع شعله ای ، قوس الکتریکی ، مقاومت الکتریکی ، تشعشعی و یا مکانیکی تامین شده و به کار برده شود . به جز مواردی نظیر جوشکاری حالت جامد ، محل جوش از طریق ذوب شدن موضعی قطعات مورد جوش و اغلب همراه با ماده اضافی ( سیم جوش ) ، بوجود می آید . نکته حائز اهمیت دیگر تمیزی و عدم آلودگی سطح موضعی جوش است که باید عاری از هر گونه مواد اکسیدی و ناخالصی های دیگر باشد . این آلودگی ها می توانند بقایای مواد آلی ، گازهای جذب شده و یا ترکیباتی نظیر اکسید فلز باشند ، که رسیدن به خواص خوب اتصال مستلزم تمیز کردن این نوع آلودگی ها است . این پدیده که معمولا در هر نوع فرآیند جوشکاری پیش بینی می شود از طرق واکنش های شیمیایی ( سرباره ) ، پراندن ( از طریق قوس الکتریکی با جریان دائم و الکترود مثبت ) یا مکانیکی ( سائیدن یا مالیدن ) انجام یافته و ناخالصی ها از محل جوش زدوده می شوند . پس از حذف آلودگی های محل جوش ، این موضع باید در هنگام جوشکاری نیز از اکسیژن و ازت هوا دور نگهداشته شود چون هر کدام از این دو گاز می توانند تولید اکسید و نیترید در مذاب کرده و خواص جوش را به خطر بیاندازد . دور نگه داشتن محل جوش از هوا می تواند با استفاده از مواد پوششی نظیر فلاکس یا گازهای خنثی نظیر آرگون و یا گازهایی که نسبت به مذاب بی اثر هستند ، انجام گیرد . همچنین می توان از طریق تماس نزدیک دو سطح یا لبه ها و کاهش نسبی هوای محبوس در آنها نیز این عمل را انجام داد و یا اینکه به طور کلی جوشکاری در خلا انجام پذیرد . در بعضی فرآیندها سرعت جوشکاری آنقدر سریع و حرارت محدود است که فرصتی برای انجام واکنش های اکسیدی وجود ندارد و ممکن است محافظت محل جوش از هوا ضرورتی نداشته باشد . در برخی موارد و روش ها از مواد اکسیژن زدا نیز استفاده می شود تا اکسیژن و مواد اکسیدی جذب شده توسط مذاب را نیز بتوان از آن خارج نمود . ترکیب شیمیائی محل جوش نیز برای رسیدن به جوش با خواص رضایتبخش از عوامل اصلی محسوب می شود که در بعضی مواقع مانند ریخته گری لازم است که مواد اکسیژن زدا یا آلیاژی به جوش اضافه شود ، چون برخی آلیاژها در یک حد معین از ترکیب شیمیائی قابلیت جوشکاری دارند . بحث در این زمینه یعنی رابطه شرایط جوشکاری ، ترکیب شیمیائی تعیین کننده در ساختار مکانیکی و خواص مکانیکی و همچنین حساسیت جوش و منطقه جوش ، ساختار میکروسکوپی و خواص مهندسی آن موضوع متالورژی جوشکاری است که در مباحث بعدی بررسی خواهد شد . به طور خلاصه هر روش جوشکاری با چهار عامل ضروری زیر روبرو است و معمولا رده بندی روش ها بر مبنای این چهار عامل انجام می گیرد : 1- انرژی لازم 2- حذف و زدودن آلودگی ها از سطح جوش 3- محافظت سطح جوش در هنگام جوشکاری 4- خواص متالورژیکی جوش و کنترل های لازم ساده ترین روش جوشکاری که می توان در نظر گرفت آنست که سطح قسمت های مورد جوش بسیار صاف و قابل تطبیق باشند به طوریکه بعد از قرار دادن این دو سطح در خلا الکترونها بین اتمهای مجاور دو سطح حالت اشتراکی داشته باشند . هر چند این نوع اتصال در فضا نیز قابل اجراست اما در عمل آماده کردن آنچنان سطح یا خلا برای اتصال امکان پذیر نیست .در عمل دو راه برای اتصال و رسیدن به تماس اتمی بین دو سطح وجود دارد :
اول : از طریق فشار ، که دو سطح تحت فشار در حالت پلاستیکی تماس لازم را پیدا می کنند .این عمل گاهی هم با حرارت اولیه برای نرم کردن فلز همراه است . دوم : دو قطعه توسط پلی از فلز مذاب به همدیگر متصل شوند . این تفاوت پایه اولیه تقسیم بندی در روش های جوشکاری است که در دو گروه فرآیندهای جوشکاری حالت جامد (Solid State Welding ) و گروه فرآیندهای جوشکاری ذوبی یا حالت مایع تفکیک می شوند . لحیم کاری سخت ( Brazing) و لحیم کاری نرم ( Soldering ) در بعضی منابع جزو فرآیندهای جوشکاری محسوب نمی شوند . در لحیم کاری معمولا اتصال توسط پلی از مذاب فلز پرکننده با نقطه ذوب پائین تر از فلز اصلی ، برقرار می شود و بر اساس خاصیت موئینگی انجام می گیرد . جوش برنج ( Braze Welding ) یا زرجوش فرآیندی است در میانه فرآیندهای جوشکاری ذوبی و لحیم کاری . فرآیند اتصال از طریق نفوذ سطحی یا نفوذ زنجیره ای نوع خاصی از اتصال در حالت جامد است دو سطح در خلا حرارت داده و بهم دیگر فشرده می شوند . در این شرایط دیفوزیون ( نفوذ) در سطح مشترک به سهولت انجام می گیرد . گاهی هم برای تسریع در عمل نفوذ ، از لایه نازک فلز واسطه ای که آسانتر در دو سطح مورد جوش نفوذ کند ، استفاده می شود . همانطور که اشاره شد یکی از پایه های تقسیم بندی روش های جوشکاری نوع و نحوه انتقال انرژی به موضع مورد جوش می باشد .
کلمات کلیدی : آسیب شناسی اتصالات در ساختمان, نارسایی های ساختمانهای فولادی, عیوب اتصال,آسیب شناسی ساختمان, نارسایی در ساختمان, عیوب و نارسایی,نارسایی مصال
حرارت لازم به وسیله یکی از طرق زیر تولید می شود : 1) مکانیکی ، که می تواند در اثر ضربه یا مالش تولید شده و یا با تغییر فرم پلاستیکی و الاستیکی آزاد شود . 2) شیمیائی – حرارتی ، واکنش های حرارت زا در شعله و یا قوس پلاسما ( در قوس پلاسما واکنش شیمیائی انجام نمی شود اما نحوه انتقال حرارت شبیه سوختن گاز می باشد و بدین علت گاهی شعله پلاسما هم نامیده می شود ) 3) مقاومت الکتریکی ، حرارت در این روش می تواند مستقیماﹰ از طریق عبور جریان الکتریکی به فلزی که باید جوش داده شود بوجود آید و یا توسط جریانی که به داخل قطعه القا می شود تولید گردد . 4) قوس الکتریکی ، عبور جریان یکنواخت یا متناوب می تواند قوس الکتریکی بین الکترود و کار بوجود آورد . الکترود ممکن است ذوب شونده و یا ذوب نشدنی باشد . 5) انرژی تشعشعی ، این نوع انرژی شامل لیزر یا اشعه الکترونی و یا روش های مدرن دیگر است . با در نظر گرفتن تولید حرارت و نحوه محافظت محل جوش از اتمسفر و سایر نکات گفته شده دیگر ، می توان هفت گروه زیر را در فرآیندهای جوشکاری مجزا نمود : 1) فرآیندهای جوشکاری حالت جامد نظیر : فرآیند جوشکاری اصطکاکی Friction Welding ، فرآیند جوشکاری پتکه ای Forge Welding ، فرآیند جوشکاری فشاری Pressure Welding . 2) فرآیندهای جوشکاری شیمیائی – حرارتی ، نظیر : فرآیند جوشکاری با شعله یا گازGas Welding و فرآیند جوشکاری ترمیت Thermit Welding . 3) فرآیندهای جوشکاری مقاومتی ، نظیر : فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای Spot Resistance Welding ، فرآیند جوشکاری مقاومتی نواری Seam Resistance Welding ، فرآیند جوشکاری جرقه ای Flash Welding . 4) فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی نپوشیده ، نظیر : فرآیند جوشکاری قوس الکترود دستی Manual Metal – Arc Welding (MMAW) ، فرآیند جوشکاری الکترود مداوم Automatic Metal – Arc Welding . 5) فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی پوششی زیر لایه سرباره ، نظیر : فرآیند جوشکاری قوس مخفی ( زیر پودری ) Submerged Welding . 6) فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی پوشیده شده با گاز ، نظیر : فرآیند جوشکاری قوس الکترود تنگستن TIG ، فرآیند جوشکاری قوس – الکترود فلزی محفوظ در گاز MIG یا جوش CO2 . 7) فرآیندهای جوشکاری با انرژی تشعشعی ، نظیر : فرآیند جوشکاری با پرتو لیزر Laser Welding و فرآیند جوشکاری با پرتو الکترونی Electron Beam Welding . به طور کلی عملیات جوشکاری شامل مراحل زیر است : الف ) نگهداشتن طول مناسب قوس الکتریکی یا شعله و متناسب رساندن الکترود یا مفتول برای ذوب و مخلوط شدن در جوش ب ) حرکت و هدایت نوک الکترود ، مفتول و یا مشعل در سرتاسر جوش ج ) انتقال و حاضر کردن قطعاتی که باید بر روی آن جوشکاری شود . متالورژی جوشکاری : جوشکاری تلفیقی از علم و تجربه می باشد که با تنوع روزافزون در مصارف آلیاژی ، مسائل و مشکلات ناشی از آن نیز پیچیده تر و بیشتر است . اطلاع از دلایل وقوع این مشکلات و عیوب و تدابیر برای رفع و یا کاهش دادن آنها نیاز به دانستن متالورژی فرآیندهای جوشکاری دارد . به طور کلی متالورژی شامل دو قسمت است : 1) فرآیندهای احیا و استخراج فلزات از سنگ معدن ، تصفیه و تهیه آلیاژهای مختلف از آنها ، ریخته گری و شکل دادن فلزات برای تولید قطعات مختلف صنعتی و غیر صنعتی . 2) متالورژی فیزیکی یعنی شناسایی ساختمان فلزات و آلیاژها و خواص آنها و ارتباط ترکیب شیمیایی ، نحوه تولید ، ساختمان میکروسکوپی و خواص آنها به یکدیگر می باشد . متالورژی جوشکاری ارتباط به هر دو قسمت متالورژی دارد ، به عنوان مثال در فرآیندهای جوشکاری ذوبی که فلاکس یا سرباره ( شامل ترکیبات آهک ، سیلیس ، فلراسپار ، آلومینا و غیره ) بر روی فلز جوش مذاب حضور دارد . واکنش ها و تعادل های سرباره و فلز مذاب شبیه فولادسازی است .فقط زمان واکنش کوتاه تر ، حجم مذاب و سرباره کم تر و درجه حرارت بالاتر می باشد . همچنین در اغلب پوشش الکترودها ترکیبات آلیاژی نظیر فرومنگنز و فروسیلیسیم وجود دارد که ضمن عملیات جوشکاری قسمتی وارد مذاب فلز جوش شده و آلیاژ مورد نظر را بوجود می آورد و قسمت دیگر صرف اکسیژن زدایی مذاب می گردد که تا حدودی به عملیات تصفیه و آلیاژسازی شباهت دارد . مثال دیگر نحوه انجماد و رشد کریستال های جامد و تغییر فازها ضمن سرد شدن در حوضچه جوش و منطقه مجاور آن می باشد که شباهت بزدیکی با آنچه در ریخته گری فولاد یا قطعات دیگر اتفاق می افتد دارد ، با این تفاوت که حجم مذاب کم و سرعت سرد شدن سریع تر بوده و انجماد از دیواره های قالب ( ماسه ، گچ و مواد دیگر ....) انجام نمی گیرد بلکه از روی کریستال های جامد فلز قطعه کار شروع می شود . تاثیر عناصر آلیاژی و نحوه سرد شدن یا عملیات حرارتی پس از انجماد بر روی ساختمان میکروسکوپی و خواص مکانیکی فلز جوش با آنچه که در متالورژی فیزیکی و مکانیکی بحث می شود تفاوت چندانی ندارد . واضح است در جوشکاری فلزات و آلیاژهای آنها علاوه بر انتخاب صحیح فرآیند جوشکاری و طرح مناسب ، باید شناخت کامل از مسائل متالورژیکی مربوط داشت تا بتوان الکترود و فلاکس مناسب را انتخاب کرده و شرایط عملیات جوشکاری ، سرد شدن و احتمالا عملیات حرارتی پس از جوشکاری را به طریقی پیش بینی نمود تا جوش حاصله پاسخگوی نیاز و کاربرد قطعه باشد . محافظت حوضچه جوش : بیشتر فلزات تمایل به ترکیب با اکسیژن و یا اکسیده شدن دارند که این تمایل با بالا رفتن درجه حرارت به ویژه در حالت مذاب افزایش می یابد . نرخ ایجاد اکسید در فلزات مختلف متفاوت است . در فرآیندهای جوشکاری مخصوصا روش های ذوبی منطقه فلز جوش مذاب باید از تماس با اتمسفر دور نگه داشته شود ، چون اکسیده شدن مذاب و تشکیل لایه های اکسید مشکلاتی را بوجود می آورد که مهمترین آنها عبارتند از : 1) اکسیدها ضعیف ، ترد و شکننده هستند و محبوس شدن ذرات اکسید در داخل فلز جوش باعث کاهش خواص مکانیکی از جمله استحکام کششی ، استحکام ضربه ای و خواص خوردگی می شود . 2) در بعضی موارد لایه اکسید می تواند مانع عملیات اتصال دو قطعه گردد ( اکسید آلومینیوم در جوشکاری آلومینیوم ) . اکسیده شدن منطقه مجاور مذاب بر روی قطعه کار نیز در بعضی موارد موجب پوسته پوسته شدن آن می گردد که اغلب نا خواسته می باشد . البته نباید تاثیر ازت را در تماس با مذاب نادیده انگاشت . ترکیب نیترید ( محصول واکنش ازت با مذاب فلز ) محبوس شده در فلز جوش اکثرا نیز باعث تردی و کاهش خواص مکانیکی می شود . از طرف دیگر نیتروژن حل شده در درجه حرارت های بالای نقطه ذوب ضمن سرد شدن و انجماد می تواند به صورت مولکولی تکامل یافته و اگر حباب های آن در مذاب محبوس شود ایجاد خلل و فرج یا تخلخل و مک Porosity در جوش می کند . تدابیر مختلفی در روش های جوشکاری پیش بینی شده است تا عمل محافظت نوک الکترود ، قطرات مذاب در حال انتقال از الکترود به حوضچه جوش و حوضچه جوش را از اتمسفر محافظت کند .سرباره یا فلاکس ( به صورت جداگانه یا پوشش یا هسته الکترود ) کنترل اتمسفر به کمک گازهای خنثی ، کم اثر و احیائی و مواد اکسیژن زدا و تکنیک های خاص دیگر . در این رابطه مسائل متالورژیکی زیادی پیش می آید که در این جا به دو مورد مهم آن اشاره می شود : 1) واکنش فلز – مذابGas – Metal reaction : در فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی با محافظت گاز نظیر TIG و MIG یا جوشکاری با شعله ( اکسی استیلن یا جوش کاربید ) فلز مذاب در نوک الکترود یا در حین انتقال و یا در حوضچه جوش در تماس با گاز و یا گازهایی است . حتی در جوشکاری های قوس الکتریکی با محافظت سرباره نیز نوک الکترود و قطرات مذاب در حین انتقال در تماس با فضای گازی در ستون قوس قرار دارد .جذب گاز از قوس یا شعله و یا واکنش ها و محصولات حاصل از آنها با فلز مذاب یا با گازهای دیگر نکته قابل توجهی می باشد . البته این موضوع در روش های قوس الکتریکی که درجه حرارت فلز و گاز بالا بوده و حلالیت گاز در مذاب زیاد می باشد اهمیت بیشتری پیدا کرده است . واکنش های گاز– فلز ممکن است به دو صورت فیزیکی – شیمیائی ( حرارت گیر ) و شیمیائی ( حرارت زا ) انجام شود . واکنش های حرارت زا خود می تواند به سه دسته تقسیم شوند : آنهایی که محصول واکنش دارای حلالیت خوب هستند ، آنهایی که حلالیت متوسط در مذاب دارند و آنهایی که محصول واکنش غیر محلول است . واکنش های فیزیکی حل شدنی ممانعتی برای ایجاد حوضچه جوش نمی کنند ، اما معمولا باعث تردی و کاهش خواص مکانیکی اتصال می شوند ، نظیر حل شدن هیدروژن در بعضی فلزات نظیر آلومینیوم ، آهن، روی ، نیکل ، مولیبدن و غیره . از طرف دیگر فوق اشباع شدن حوضچه جوش با گازهای خاص یا واکنش بین دو گاز سبب خلل و فرج پس از انجماد می شود . در واکنش های ترکیب شیمیائی یا حرارت زا آنهایی که محصول واکنش دارای حلالیت خوب یا متوسط هستند معمولا تولید سرباره یا پوسته های مختصری بر روی مذاب می نمایند و تاثیرات کم فیزیکی در طول جوشکاری دارند . اما آندسته که محصول واکنش غیر محلول هستند به صورت پوسته جامد بر روی مذاب جوش قرار می گیرند که می تواند مانع از انجام عملیات جوشکاری و اتصال شود . مثال این نوع واکنش اثر اکسیژن با آلومینیوم و تولید اکسید آلومینیوم با نقطه ذوب بالا است . در این موارد باید از طریق جلوگیری از نفوذ گاز به مذاب و یا حضور بعضی ترکیبات روانساز ( تبدیل اکسید به فرمولی با نقطه ذوب پایین تر ) این پوسته را حل کرد . در فرآیند TIG با تغییر قطب ( الکترود مثبت ) می توان این پوسته جامد را شکسته و به اطراف منحرف کرد . در بعضی حالت ها محبوس شدن ذرات محصول اکسیداسیون در فلز جوش (inclusion ) نیز سبب کاهش خواص مکانیکی به ویژه استحکام ضربه ای و خواص خوردگی می شوند . مکانیسم واکنش های گاز – فلز مذاب در جوشکاری شامل مراحل زیر است : الف ) جذب absorbtion ب) واکنش reaction ج ) تکامل evolution و هر مرحله تابع قوانین ترمودینامیکی خاص خود می باشد . 2) واکنش های سرباره – فلز مذاب Slag – metal reaction : شرایط این واکنش ها تا حدودی با آنچه در ذوب فلزات وجود دارد متفاوت است و این به علت درجه حرارت بالاتر و زمان واکنش کوتاهتر در فرآیندهای جوشکاری است . به همین علت تحقیقات پیشرفت زیادی در درک واکنش ها نشان نداده است و اغلب با ادامه دادن منحنی های ترمودینامیکی حاصل از واکنش ها در فولادسازی تا درجه حرارت های بالاتر و از طریق تئوریکی پیش بینی و تحلیل هایی انجام می شود . این نکته لازم به تذکر است که در طول جوشکاری سه مرحله برای واکنش سرباره و مذاب وجود دارد که بر روی ترکیب شیمیائی نهایی جوش تاثیر می گذارد : مرحله اول ) زمان توقف قطره مذاب بر روی نوک الکترود ، که در تماس با گاز ها و سرباره در درجه حرارت بالا می باشد . مرحله دوم ) پریود عبور قطرات از ستون قوس ، زمان آن کوتاه ولی درجه حرارت بالای 2000 درجه سانتیگراد می باشد . مرحله سوم ) مرحله تماس مذاب فلز جوش و سرباره در حوضچه جو ش تا لحظه انجماد ،که زمان آن نسبتا طولانی و سطح تماس بیشتر اما درجه حرارت پایین تر از دو مرحله قبل است . مراحل اول و دوم و به ویژه مرحله اول از نظر واکنش ها مهمترین می باشند ، اما آلودگی و ورود بعض
در این سایت هیچ فایلی برای فروش قرار نمی گیرد. برای پشتیبانی و خرید فایل به سایت اصلی فروشنده مراجعه بفرمائید:
لینک دریافت فایل از سایت اصلی
ادامه مطلب ...
پاورپوینت-ساختمانهای قاب فلزی سبک- Lightweight Steel Framing- lsf- در 30 اسلاید-powerpoin-ppt
ساختمانهای قاب فلزی سبک Lightweight Steel Framing موسوم به (LSF) این سیستم، به صورت خشک و به روش تولید صنعتی اجرا میشوند، قابهای فولادی سبک (LSF) که به وسیله نورد سرد تهیه میشود، یکی از انواع سیستمهای ساختمانی مدرن میباشد که به وسیله این روش میتوان ساختمانهایی را به صورت طبقات محدود (معمولاً تا ۵ طبقه) را اجرا کرد.[۱]
این نظام ساختمانی از ورقهای فولادی تشکیل میشود که مقاطع عمدتاً به صورت U,C و Z میباشد. این عناصر فلزی خود به عناصر سازهای اعم از باربر و غیر باربر که وظیفه اصلی آنها پایداری ساختمان است تقسیم میشوند. این سیستم با تکرار قطعات سبک در ساخت دیوارها و سقفها و مانند ساختمانهای چوبی اجرا میشود. اتصالات عمدتاً به صورت اتصالات پیچ و مهره است وجای قرار گیری پیچها به روش تولید صنعتی در کارخانه به دقت زیاد با مختصات دقیق و طبق طراحی انجام شده به وسیله دستگاههای مخصوص مشخص میشود. این سیستم یک سیستم سازهای مستقل میباشد و برای پروژههای انبوه سازی، دفاتر و ساختمانهای تجاری کوچک، ساختمانهای چند طبقه، واحدهای صنعتی و سالنهای ورزشی یک طبقه مناسب است. این سیستم قابل تلفیق با سیستمهای سازهای رایج را مانند بتنی یا فلزی را یه خوبی دارد و برای بالاتر بردن تعداد طبقات (بالاتر از ۵ طبقه) با استفاده از سیستم LSF از این سیستمهای مختلط استفاده میشود. در ساخت و تولید این مقاطع به روش نورد سرد مطابق آیین نامهها اشکال مختلف در ابعاد متفاوت با ضخامتی در حدود ۰٫۶ تا ۲٫۵ میلیمتر از ورقهای گالوانیزه نازک پدید میآید.[۲]
سه جز اصلی این ساختمانها
بر خلاف تصور، استفاده از این سیستم تنها به چند دهه اخیر محدود نمیشود و قدمت استفاده از این روش به ۱۰۰ سال پیش باز میگردد، دراوایل قرن نوزدهم و درسال ۱۸۵۰ میلادی در انگلیس و امریکا در ساخت پلها از قطعات فلزی جداره نازک استفاده شد و تا کنون نیز به مرور در صنعت هواپیما سازی، اتوموبیل و ساختمان سازی نیز کاربرد دارد.
عناصر تشکیل دهنده
اعضای فولادی سیستم قاب فلزی سرد نورد شده را اصطلاحاً CSF مینامند این قطعات از ورقهای فولادی (گالوانیزه) به روش پرس یا نورد (به وسیله غلتک) پدید میآیند که این عناصر را میتوان به طور مستقیم ویا به وسیله یک کلاف افقی به شالوده متصل کرد. در این سازه وظیفه تحمل بارهای عمودی و جانبی را عناصر عمودی که وادار(STUD) نامیده میشود بر عهده دارد و عناصر افقی در این سازه لاوک ((runner نام گذاری میشوند.(گلابچی۲) سقف در این سیستم در اکثر موارد سقف سبک و به صورت موردی با انواع دیگر اجرا میشود لازم به ذکر است که تیر و تیرچههای این نوع سقفهای سبک، همانند استاد و تراکهای دیوارها است. دراین نظام ساختاری در اجرای سقف معمولاً از تیرچههای فلزی با پروفیلهای Z یا C استفاده میشود که متناسب با فواصل تیرچهها برای پوشش میان آنها میتوان از تختههای چوبی یا سیمانی و یا دال بتنی مسلح بهره گرفت.(ص۲) هر دیوار از تعدادی اجزای عمومی C شکل (STUD) به فواصل ۴۰ تا ۶۰ سانتیمتر تشکیل میشود، که این اجزا از بالا وپایین به وسیله اجزای افقی با مقطع U یا C شکل (runner) متصل شدهاند، تشکیل میشود. در صورتی که از مقاطع C شکل به عنوان تراک (runner) استفاده شود، لازم است برشهایی در محل نصب استاد انجام گیرد. در این سیستم سقف نهایی معمولاً به صورت شیبدار به وسیله خرپا و در ایران عمدتاً به صورت دال اجرا میشود.[۱]
بررسی نقاط قوت و ضعف سیستم قاب سبک فولادی
در این سیستم سازهای قطعات باربر وغیر باربر به دقت درون کارخانه تولید شده و در محل مناسب درون کارگاه نصب میشوند که روشی صنعتی درتولید قطعات پیشساخته خواهد بود، از محاسن این روش سرعت بالا، دقت بالا، کیفیت بالا و کنترل کلیه استانداردها در تولید قطعات را میتوان نام برد. از دیگر محاسن این روش ودر صورت اجرای صحیح افزایش سرعت ساخت، کاهش وزن ساختمان، کاهش حجم عملات پیریزی، سطح مفید تمام شده بیشتر، کاهش هزینههای حمل و نقل، انعطافپذیری بیشتر فضاها، سهولت در اجرا، عدم نیاز به ماشین آلات سنگین، حذف جوشکاری و کیفیت بالای اتصالات را بر شمرد.[۱] وزن سازه در این روش ۵۰٪ نسبت به سایر روشهای رایج کمتر است و متعاقب آن کاهش نیروی زلزله وارد شده بر ساختمان نیز کمتر خواهد شد و با توجه به کمتر شدن وزن ساختمان بار وارده بر فونداسیون کمتر شده و کاهش ابعاد آنرا سبب میشود.[۱]
بهرهگیری از اعضای فولاد سرد نورد شده از دهه ۱۸۵۰ میلادی آغاز گردید، ولی استفاده از آن تا انتشار اولین ضوابط انجمن امریکایی فلزات در ۱۹۴۶ گسترش زیادی پیدا نکرد، اولین استاندارد طراحی بر مبنای تحقیقات انجام یافته در دانشگاه کرنل سال ۱۹۳۹ و با پشتیبانی AISI تدوین گردید.
امروزه بدلیل کیفیت مناسب ساخت و سرعت بالا و مقاومت عالی در برابر زلزله از آن در کشورهای انگلستان، آمریکا، کانادا، استرالیا، ژاپن استفاده میگردد.
ساختمانهای پیش ساخته فولادی سبک (LIGHT WEIGHT STEEL FRAME) به ساختمانهای LSF موسوم بوده که بصورت خشک و عمدتاً" با استفاده از اتصالات پیچی بکار میروند.
اجزا
این ساختمانها از ۳ جزء اصلی شامل: مقاطع متشکل از ورقهای فولادی سرد نورد شده برای سازه، صفحات گچی یا PVC به عنوان پوشش و لایه عایق حرارتی و صوتی تشکیل میشوند. کاربرد این ساختمانها به عنوان یک سیستم سازهای مستقل و اکثراً" در انبوه سازی ساختمانهای دو یا سه طبقه ویلاها، ساختمانهای کوچک، واحدهای صنعتی و سالنهای ورزشی یک طبقه است.[۳] این روش یک سیستم سازهای باربر ثقلی است که قابلیت ترکیب شدن با سیستمهای سازهای دیگر، مانند دیوارهای بتن مسلح سازهای (دیوارهای برشی) را دارد و در ساختمانهای کوتاه بصورت سیستم سازهای مختلط بکار میرود.
استفاده از اشکال مختلف آن طبق آیین نامه مجاز بوده و مقاطع آن دارای ابعاد متنوع و محدوده تغییرات ضخامتی بین ۶/۰ تا ۵/۳ میلیمتر میباشد. اتصال LSF به شالوده توسط کلاف افقی با مقطع C، شکل گرفته و اجزای قائم به عنوان عضو باربر ستونی در بارهای ثقلی عمل میکند، برخی از این اعضا در دهانه مهاربندی جانبی سازه علاوه بر بار ثقلی، متحمل نیروهای ناشی از بار جانبی هم میباشد که تحت نام (STUD) در سیستم معرفی شدهاند.
سقف این سازهها متشکل از تیرچههای LSF سرد نورد شده میباشد. تیرها و تیرچهها عمدتاً" دارای مقاطع با اشکال C و Z میباشند. پوشش سقف از دال بتنی است ولی درصورت نیاز به یکپارچگی لازم بین بتن و پروفیل فولادی تیرچه، میتواند به عنوان سقف مرکب فلزی طراحی و اجرا شود.LSF بمنظور باربری جانبی سازه در امتداد اصلی متعامد، از دهانههای باربر جانبی استفاده شود[۴]
دهانه باربر
دهانههای باربر به ۴ روش ایجاد میشود که عبارتند از سیستم دهانههای مهاربندی شده با اعضای قطری، سیستم دیوار برشی با ورق فولادی نازک، سیستم دیوار باربر با پوشهای OSB، سیستم دیوار برشی بتنآرمه.
در حال حاضر در کشور ایران استفاده از سیستم دهانههای مهاربندی شده با اعضای قطری برای ساختمانها تا ۲ طبقه مسکونی و سیستم باربر جانبی دیوار برشی بتنآرمه برای ساختمانهای تا ۵ طبقه مجاز میباشد عملکرد صوتی دیوارها و سقفهای ساخته شده با این سیستم در صورت رعایت تمهیدات لازم به راحتی پاسخگوی انتظارات تعیین شده در مقررات ملی ساختمان میباشد.[۳]
پروفیلهای سرد نورد شده مقامت کمی در برابر حریق دارند و باید به خوبی محافظت شوند. یکی از دلایل کاربرد گچ به عنوان پوشش داخلی ساختمانها، دستیابی به این هدف است. از عمده مزایای ساختمانهای سبک فولادی LSF کاهش جرم ساختمان میباشد که تاثیر فراوانی در جهت کاهش هزینههای ناشی از مصالح، نیروی انسانی و نیز زمان احداث پروژهها خواهد داشت. به کارگیری این سیستم در ساختمانهای پنج طبقه کشور با رعایت تمهیدات خاصی مقدور بوده و به نظر میرسد به عنوان یک گزینه در انبوه سازی میتواند موفق باشد مشروط بر آنکه بر اساس عملکرد سازهای، طراحی و اجرای آن، محدودیتها و ضوابط موجود در سایرآیین نامهها بررسی و برای کشور تدوین و تهیه گردد. قدر مسلم آنکه اصلاحاتی در خصوص مقاطع ستونی، اعضای قطری مهاربند و نیز اتصالات این سیستم مورد نیاز میباشد که میبایست به نحو شایستهای بدان پرداخته شود. این سیستم در زمینههای انرژی، حریق، اکوستیک و سازه در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، مورد ارزیابی قرار گرفته و کاربرد آن در حیطه الزامات ارائه شده، مجاز میباشد[۴]
الزامات طراحی و اجرا
الزامات طراحی اجرا در ایران
سیستم در مناطق لرزه خیز با خطرنسبی بسیار زیاد (مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران) مجاز نیست.
دیوارهای غیر باربر
صفحات دیواری سبک که از سیستم ساختمانی قابهای سبک سرد نورد شده منشعب میشوند قابل کاربرد در اکثر سیستمهای ساختمانی میباشند. این صفحات دیواری بر اساس کاربرد اجزایی به نام studوادار وtrack (تیرچه) شکل گرفته است و ساختار اصلی دیوارها از ترکیب نیمرخهای فولادی گالوانیز
تقسیمبندی اجسام غیر منیر از نظر عبور نور از آنها نیز بدین ترتیب است:
هر آنچه از زیباییهای محیطی به چشم میآید از پرتو نور و روشنایی است؛ وگرنه در تاریکی، زیبایی مفهومی نمییابد. زیبایی حقیقی با نور معرفت و زیبایی ظاهری با حس بینایی درک میشود. نور و روشنایی چه ظاهری و چه عرفانی، باعث میشود که زیبایی به چشم اید و رنگ، حجم و سایر زیبایی شیءجلوه کند. در هنر معماری بحث مفصلی در زمینه روند بهرهگیری از نور طبیعی وجود دارد و نور رسانی محیطی مبحث قابل توجهی را به اختصاص میدهد. ابزار و وسایل روشنایی نیز به عنوان عواملی که تأمین کننده نور مصنوعی هستند عمل میکند. در یک خانه یا محیط بسته، چند گونه نور وجود دارد بدین شرح:
نور محیطی و عمومی:روشنایی لوستر و نور موجود در منزل که از طریق پنجرهها به درون میتابد.
نور مصنوعی یا تأکیدی:نور چراغهای مطالعه بر روی میز کار، و چراغهای آویزا یا دیواری در آشپز خانه، که ازآنها برای نوشتن، مطالعه، آشپزی، خیاطی و هر آنچه نیاز به دقت و تمرکز دارد، استفاده میشود.
نور تزئینی:نور آباژور و چلچراغهای رنگین و زینتی یا لامپهایی که در بوفهها و قفسهها نصب میشوند. همچنین لامپهای کوچک و هالوژنهایی که بر روی آرکها و قوسهای سقف قرار میگیرند.
یکی از راه حلهای بسبار مؤثر برای تغییر حال و هوای اتاق و به طور کلی دگرگون کردن روحیه ساکنان منزل، رسیدگی و توجه به موضوع نور و نور پردازی متعادل است. هیچ اتاقی، هرگز بدون نور مناسب و دقیق، عالی به نظر نمیآید. البته هر قدر که انتخاب نور دقیق و آگاهانه صورت گیرد، باز باید اذعان داشت که نور مصنوعی هرگز جای درخشندگی نور طبیعی را نخواهد گرفت. نور طبیعی لطیف و پویاست و معمولاً جایگزینی ندارد، ولی تعجب آور است که بسیاری از مردم با اصرار زیاد پنجرهها را با پرده میپوشانند تا جلوی ورود نور طبیعی گرفته شود.
از سوی دیگر، در نور پردازی فضای داخلی به این نکته نیز باید توجه داشته باشید که نور میتواند به شدت رنگها را تحت تأثیر قرار دهد. یک رنگ چه بسا در طول روز بارها تغییر کند و طیفهای گوناگونی را بازتاب دهد. همچنین ممکن است زیر نور مصنوعی کاملاً متفاوت جلوه کند. در ضمن نور مصنوعی نیز تأثیر قابل توجهی دارد؛ مثلاً در لامپهای فلوئورسنت یا نور آفتابی در لامپهای معمولی و هالوژنی. نکته دیگریکه شاید شماری از افراد به آن توجهی نشان ندهند، وجود سطوح بازتاب دهنده نور در محیط درونی است. اجسام بازتاب دهنده نور، مانند لوازم شیشهای و آینهای، یا اشیاء فلزی با سطوح صیقلی و براق، نه تنها نور فریبندهای به اتاق میافزایند، بلکه به نور محیط نیز انرژی و نیرویی مضاعف میدهند و به این ترتیب سبب میشوند تمام فضا درخشان تر و با روح تر به نظر آید. از این رو، خوب است بر روی این گونه وسایل، گلدانهایی کریستالی یا رنگارنگ، همینطور آباژورهایی با کلاهکهای رنگین قرار دهید تا بازتابی از نور درخشان و رنگارنگ در گوشهای از اتاق یا راهرو به دست آورید.
چند نمونه از نوردهی مناسبی که پیشنهاد میشود:
فضای تاریک اتاق کار با چراغ رومیزیقابل استفاده شده و کار کردن در آن ممکن میشود. بدین ترتیب با بهرهگیری از نور موضعی، دیگر نیازی به روشن کردن همه فضا احساس نمیشود.
نوردهی موضعی و صحیح در بالای تخت خوابها از ویژگیهای اتاق خواب است که مطالعه در سب را بسیار دلپذیر میکند. در ضمن نورهای هالوژنی سقف نیز با ایجاد سایه روشنی زیبا به کمک نورهای مجاور تخت خواب میآیند.
نور موضعی در کنار پلکان، ضمن روشن کردن راه پلکان، جذابیت خاصی در رنگهای دیوار و کف پلهها ایجاد کرده است، به نحوی که رنگها زنده تر و درخشان به نظر میرسند و جاذبه بصری فراوانی دارند.
زمانی که خانهای میسازیم، اثاثی انتخاب میکنیم که بخشی از زندگی روزمره ما خواهند شد، همچنین باید به نوع نور پردازی محیط زندگی توجه داشته باشیم. برای این عمر مهم است که ابتدا موقعیت و زوایای خانه را به منظور مشخص ساختن منطقه تابش نور خورشید در طول روز شناسایی کنیم. باید بیاموزیم که با نور طبیعی روز بازی کرده، تأثیرات آن را کنترل کنیم، زیرا همین نور خانه ما را در بخش بزرگی از روز نور پردازی میکند.
از زمان طلوع خورشید، از اولروز تا هنگام غروب، نور طبیعی شدت رنگها در محیط خانه ما تغییر میدهد. نارنجی در پائیز، آبیها در زمستان، رنگهای ملایم در بهار و زرد درخشان دزطول تلبستان بیشتر به چشم میآیند. نورها، سایهها یا تاریکیها، به ابن صورت، عناصر تزئیی لازم الاجرایی هستند که باید بدانیم چگونه آنها را ایجاد کنیم.
به علاوه، زمانی که نور طبیعی رو به کاستی میرود، نور پردازی مصنوعی باید این امکان را به ما بدهدکه فعالیتهای روزمره خود را ادامه دهیم. توصیه میشود به خاطر بسپاریم که نور، انواع متفاوتی از محیطهای پیرامونی را خلق میکند و اینکه محیط روشن با احساس رضایتمندی، انرژی و حرکت ما مرتبط است. همچنین نور پردازی ملایم منجر به آسودگی ما میشود.
به منظور نور رسانی بیشتر و بهتر در فضای آشپز خانه به موارد زیرتوجه داشته باشید:
در محیط حمام و دستشوئی داشتن نور مناسب از اهمیت زیادی برخوردار است.
پاورپوینت-ساختمانهای قاب فلزی سبک- Lightweight Steel Framing- lsf- در 30 اسلاید-powerpoin-ppt
ساختمانهای قاب فلزی سبک Lightweight Steel Framing موسوم به (LSF) این سیستم، به صورت خشک و به روش تولید صنعتی اجرا میشوند، قابهای فولادی سبک (LSF) که به وسیله نورد سرد تهیه میشود، یکی از انواع سیستمهای ساختمانی مدرن میباشد که به وسیله این روش میتوان ساختمانهایی را به صورت طبقات محدود (معمولاً تا ۵ طبقه) را اجرا کرد.[۱]
این نظام ساختمانی از ورقهای فولادی تشکیل میشود که مقاطع عمدتاً به صورت U,C و Z میباشد. این عناصر فلزی خود به عناصر سازهای اعم از باربر و غیر باربر که وظیفه اصلی آنها پایداری ساختمان است تقسیم میشوند. این سیستم با تکرار قطعات سبک در ساخت دیوارها و سقفها و مانند ساختمانهای چوبی اجرا میشود. اتصالات عمدتاً به صورت اتصالات پیچ و مهره است وجای قرار گیری پیچها به روش تولید صنعتی در کارخانه به دقت زیاد با مختصات دقیق و طبق طراحی انجام شده به وسیله دستگاههای مخصوص مشخص میشود. این سیستم یک سیستم سازهای مستقل میباشد و برای پروژههای انبوه سازی، دفاتر و ساختمانهای تجاری کوچک، ساختمانهای چند طبقه، واحدهای صنعتی و سالنهای ورزشی یک طبقه مناسب است. این سیستم قابل تلفیق با سیستمهای سازهای رایج را مانند بتنی یا فلزی را یه خوبی دارد و برای بالاتر بردن تعداد طبقات (بالاتر از ۵ طبقه) با استفاده از سیستم LSF از این سیستمهای مختلط استفاده میشود. در ساخت و تولید این مقاطع به روش نورد سرد مطابق آیین نامهها اشکال مختلف در ابعاد متفاوت با ضخامتی در حدود ۰٫۶ تا ۲٫۵ میلیمتر از ورقهای گالوانیزه نازک پدید میآید.[۲]
سه جز اصلی این ساختمانها
بر خلاف تصور، استفاده از این سیستم تنها به چند دهه اخیر محدود نمیشود و قدمت استفاده از این روش به ۱۰۰ سال پیش باز میگردد، دراوایل قرن نوزدهم و درسال ۱۸۵۰ میلادی در انگلیس و امریکا در ساخت پلها از قطعات فلزی جداره نازک استفاده شد و تا کنون نیز به مرور در صنعت هواپیما سازی، اتوموبیل و ساختمان سازی نیز کاربرد دارد.
عناصر تشکیل دهنده
اعضای فولادی سیستم قاب فلزی سرد نورد شده را اصطلاحاً CSF مینامند این قطعات از ورقهای فولادی (گالوانیزه) به روش پرس یا نورد (به وسیله غلتک) پدید میآیند که این عناصر را میتوان به طور مستقیم ویا به وسیله یک کلاف افقی به شالوده متصل کرد. در این سازه وظیفه تحمل بارهای عمودی و جانبی را عناصر عمودی که وادار(STUD) نامیده میشود بر عهده دارد و عناصر افقی در این سازه لاوک ((runner نام گذاری میشوند.(گلابچی۲) سقف در این سیستم در اکثر موارد سقف سبک و به صورت موردی با انواع دیگر اجرا میشود لازم به ذکر است که تیر و تیرچههای این نوع سقفهای سبک، همانند استاد و تراکهای دیوارها است. دراین نظام ساختاری در اجرای سقف معمولاً از تیرچههای فلزی با پروفیلهای Z یا C استفاده میشود که متناسب با فواصل تیرچهها برای پوشش میان آنها میتوان از تختههای چوبی یا سیمانی و یا دال بتنی مسلح بهره گرفت.(ص۲) هر دیوار از تعدادی اجزای عمومی C شکل (STUD) به فواصل ۴۰ تا ۶۰ سانتیمتر تشکیل میشود، که این اجزا از بالا وپایین به وسیله اجزای افقی با مقطع U یا C شکل (runner) متصل شدهاند، تشکیل میشود. در صورتی که از مقاطع C شکل به عنوان تراک (runner) استفاده شود، لازم است برشهایی در محل نصب استاد انجام گیرد. در این سیستم سقف نهایی معمولاً به صورت شیبدار به وسیله خرپا و در ایران عمدتاً به صورت دال اجرا میشود.[۱]
بررسی نقاط قوت و ضعف سیستم قاب سبک فولادی
در این سیستم سازهای قطعات باربر وغیر باربر به دقت درون کارخانه تولید شده و در محل مناسب درون کارگاه نصب میشوند که روشی صنعتی درتولید قطعات پیشساخته خواهد بود، از محاسن این روش سرعت بالا، دقت بالا، کیفیت بالا و کنترل کلیه استانداردها در تولید قطعات را میتوان نام برد. از دیگر محاسن این روش ودر صورت اجرای صحیح افزایش سرعت ساخت، کاهش وزن ساختمان، کاهش حجم عملات پیریزی، سطح مفید تمام شده بیشتر، کاهش هزینههای حمل و نقل، انعطافپذیری بیشتر فضاها، سهولت در اجرا، عدم نیاز به ماشین آلات سنگین، حذف جوشکاری و کیفیت بالای اتصالات را بر شمرد.[۱] وزن سازه در این روش ۵۰٪ نسبت به سایر روشهای رایج کمتر است و متعاقب آن کاهش نیروی زلزله وارد شده بر ساختمان نیز کمتر خواهد شد و با توجه به کمتر شدن وزن ساختمان بار وارده بر فونداسیون کمتر شده و کاهش ابعاد آنرا سبب میشود.[۱]
بهرهگیری از اعضای فولاد سرد نورد شده از دهه ۱۸۵۰ میلادی آغاز گردید، ولی استفاده از آن تا انتشار اولین ضوابط انجمن امریکایی فلزات در ۱۹۴۶ گسترش زیادی پیدا نکرد، اولین استاندارد طراحی بر مبنای تحقیقات انجام یافته در دانشگاه کرنل سال ۱۹۳۹ و با پشتیبانی AISI تدوین گردید.
امروزه بدلیل کیفیت مناسب ساخت و سرعت بالا و مقاومت عالی در برابر زلزله از آن در کشورهای انگلستان، آمریکا، کانادا، استرالیا، ژاپن استفاده میگردد.
ساختمانهای پیش ساخته فولادی سبک (LIGHT WEIGHT STEEL FRAME) به ساختمانهای LSF موسوم بوده که بصورت خشک و عمدتاً" با استفاده از اتصالات پیچی بکار میروند.
اجزا
این ساختمانها از ۳ جزء اصلی شامل: مقاطع متشکل از ورقهای فولادی سرد نورد شده برای سازه، صفحات گچی یا PVC به عنوان پوشش و لایه عایق حرارتی و صوتی تشکیل میشوند. کاربرد این ساختمانها به عنوان یک سیستم سازهای مستقل و اکثراً" در انبوه سازی ساختمانهای دو یا سه طبقه ویلاها، ساختمانهای کوچک، واحدهای صنعتی و سالنهای ورزشی یک طبقه است.[۳] این روش یک سیستم سازهای باربر ثقلی است که قابلیت ترکیب شدن با سیستمهای سازهای دیگر، مانند دیوارهای بتن مسلح سازهای (دیوارهای برشی) را دارد و در ساختمانهای کوتاه بصورت سیستم سازهای مختلط بکار میرود.
استفاده از اشکال مختلف آن طبق آیین نامه مجاز بوده و مقاطع آن دارای ابعاد متنوع و محدوده تغییرات ضخامتی بین ۶/۰ تا ۵/۳ میلیمتر میباشد. اتصال LSF به شالوده توسط کلاف افقی با مقطع C، شکل گرفته و اجزای قائم به عنوان عضو باربر ستونی در بارهای ثقلی عمل میکند، برخی از این اعضا در دهانه مهاربندی جانبی سازه علاوه بر بار ثقلی، متحمل نیروهای ناشی از بار جانبی هم میباشد که تحت نام (STUD) در سیستم معرفی شدهاند.
سقف این سازهها متشکل از تیرچههای LSF سرد نورد شده میباشد. تیرها و تیرچهها عمدتاً" دارای مقاطع با اشکال C و Z میباشند. پوشش سقف از دال بتنی است ولی درصورت نیاز به یکپارچگی لازم بین بتن و پروفیل فولادی تیرچه، میتواند به عنوان سقف مرکب فلزی طراحی و اجرا شود.LSF بمنظور باربری جانبی سازه در امتداد اصلی متعامد، از دهانههای باربر جانبی استفاده شود[۴]
دهانه باربر
دهانههای باربر به ۴ روش ایجاد میشود که عبارتند از سیستم دهانههای مهاربندی شده با اعضای قطری، سیستم دیوار برشی با ورق فولادی نازک، سیستم دیوار باربر با پوشهای OSB، سیستم دیوار برشی بتنآرمه.
در حال حاضر در کشور ایران استفاده از سیستم دهانههای مهاربندی شده با اعضای قطری برای ساختمانها تا ۲ طبقه مسکونی و سیستم باربر جانبی دیوار برشی بتنآرمه برای ساختمانهای تا ۵ طبقه مجاز میباشد عملکرد صوتی دیوارها و سقفهای ساخته شده با این سیستم در صورت رعایت تمهیدات لازم به راحتی پاسخگوی انتظارات تعیین شده در مقررات ملی ساختمان میباشد.[۳]
پروفیلهای سرد نورد شده مقامت کمی در برابر حریق دارند و باید به خوبی محافظت شوند. یکی از دلایل کاربرد گچ به عنوان پوشش داخلی ساختمانها، دستیابی به این هدف است. از عمده مزایای ساختمانهای سبک فولادی LSF کاهش جرم ساختمان میباشد که تاثیر فراوانی در جهت کاهش هزینههای ناشی از مصالح، نیروی انسانی و نیز زمان احداث پروژهها خواهد داشت. به کارگیری این سیستم در ساختمانهای پنج طبقه کشور با رعایت تمهیدات خاصی مقدور بوده و به نظر میرسد به عنوان یک گزینه در انبوه سازی میتواند موفق باشد مشروط بر آنکه بر اساس عملکرد سازهای، طراحی و اجرای آن، محدودیتها و ضوابط موجود در سایرآیین نامهها بررسی و برای کشور تدوین و تهیه گردد. قدر مسلم آنکه اصلاحاتی در خصوص مقاطع ستونی، اعضای قطری مهاربند و نیز اتصالات این سیستم مورد نیاز میباشد که میبایست به نحو شایستهای بدان پرداخته شود. این سیستم در زمینههای انرژی، حریق، اکوستیک و سازه در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، مورد ارزیابی قرار گرفته و کاربرد آن در حیطه الزامات ارائه شده، مجاز میباشد[۴]
الزامات طراحی و اجرا
الزامات طراحی اجرا در ایران
سیستم در مناطق لرزه خیز با خطرنسبی بسیار زیاد (مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران) مجاز نیست.
دیوارهای غیر باربر
صفحات دیواری سبک که از سیستم ساختمانی قابهای سبک سرد نورد شده منشعب میشوند قابل کاربرد در اکثر سیستمهای ساختمانی میباشند. این صفحات دیواری بر اساس کاربرد اجزایی به نام studوادار وtrack (تیرچه) شکل گرفته است و ساختار اصلی دیوارها از ترکیب نیمرخهای فولادی گالوانیز
نوشته شده توسط shahrsazi در 18 دی 1390 13:12

اولین تعریف آماده سازی زمین را می توان در دستورالعمل آماده سازی اراضی سازمان زمین شهری در سال ۱۳۶۴ یافت که در آن آمده است:
” آماده سازی زمین ،مجموعه فعالیتهای هماهنگ و ضروری در اراضی متعلق به سازمان زمین شهری است که به منظورایجاد امکان بهره برداری از اراضی جهت احداث واحد های مسکونی و تاسیسات جنبی آنها و رفع نیازهای عمومی صورت می گیرد.این فعالیتها به طور عمده و بر حسب ضرورت ، شامل تسطیع زمین، ایجاد شبکه های عبور و مرور ،خطوط سرویس دهنده ، شامل شبکه های آب و فاضلاب ،برق ، گاز و مخابرات می باشد. “

روشن ترین تعریف از آماده سازی در فصل چهارم آیین نامه اجرایی قانون زمین شهری مصوب ۱۳۶۷ هیات وزیران آ مده است که در آن آماده سازی زمین چنین تعریف شده است:
” آماده سازی زمین عبارت است از مجموعه عملیاتی که مطابق دستورالعمل وزارت مسکن و شهرسازی ،زمین را برای احداث مسکن مهیا می سازد و شامل موارد زیر است:
۱) عملیات زیربنایی از قبیل تعیین بروکف ،تسطیع و آسفالت معابر، تامین شبکه های تاسیساتی آب و برق ، جمع آوری و دفع آبهای سطحی و فاضلاب و غیره
۲) عملیات رو بنایی احداث مدارس، درمانگاه، واحد انتظامی ، فضای سبز، اداره آتش نشانی، اماکن تجاری و نظایر آن .
آماده سازی زمین شهرسازی اجرایی است.یعنی آنچه که درطرحهای جامع و تفصیلی برای شهر و شهر نشینان اندیشه و تدوین شده است باید در آماده سازی زمین به مرحله اجرا در آید. بنیادی ترین هدف پروزه های آماده سازی زمین تحقق توسعه شهری از پیش اندیشیده شده و یا طراحی شده برای افزایش عرضه مسکن در بازار عرضه و تقاضای مسکن شهری است.
طرحهای آماده سازی زمین پس از پیروزی انقلاب و به دنبال تصویب قوانین جدیدی( در سال ۱۳۶۰) در زمینه اراضی شهری که مالکیت دولت را بر اراضی وسیعی در داخل و حومه شهرها میسر می ساختند ، مطرح گردید ( بر اساس ماده ۱۱ قانون زمین شهری). این طرح از سال ۱۳۶۳ به بعد اجرا شد، اما ماده ۴۲ آیین نامه قانون زمین شهری مصوب ۱۳۶۶، طرح آماده سازی زمین را قانونی کرد.
فرایند پیش از تهیه طرح آماده سازی زمین:
ادارات زمین شهری استان، اراضی در اختیار خود را با توجه به تعداد متقاضی خواهان مسکن ، جهت اجرای برنامه آماده سازی به اداره کل مسکن و شهر سازی استان معرفی می نماید.
اداره کل مسکن استان موافقتنامه اجرایی را تنظیم و پس از تامین اعتبار توسط سازمان زمین شهری اجرا می کند. در حقیقت مراحل طرح آماده سازی عبارت است از:
۱) مکان یابی
۲) تهیه طرح
۳) اجرا
۴) واگذاری
چنانچه یک شهر و یا محل مورد آماده سازی دارای طرح تفصیلی باشد: تهیه طرح آماده سازی شامل چهار مرحله زیر است:
۱) تهیه طرح تفکیکی و تعیین تراکم
۲) طراحی جزئیات شامل شبکه معابر، میادین،فضاهای باز، سبز و غیره
۳) ایجاد زیر ساختهای اصلی شامل شبکه های آب ، برق، گاز، تلفن و فاضلاب.
۴) ایجاد مراکز محله ای شامل فضاهای اداری ،تجاری،بهداشتی و درمانی، آموزشی و تفریحی.
۵) سازمان تهیه کننده طرحهای آماده سازی زمین ، وزارت مسکن و مرجع تصویب این طرحها کمیسیون ماده ۵ است.
طرحهای آماده سازی زمین بیشترین تاثیر را در ایجاد ساختار کالبدی شهرهای جدید داشته اند.
آمده سازی زمین در منابع لاتین با دو مفهوم Site and Services و site planning قرابت دارد .
در دانشنامه ویکیپدیا می خوانیم ، Site and Services شیوه ای برای مهیا کردن سر پناه با منابع در دسترس ضعیف است . بایستی با دانستن آنکه ، تعداد زیادی از خانواده های با در آمد کم در جهان سر پناهشان را خودشان بنا می کنند که فاقد اصول اولیه بهداشتی ، دسترسی و برق هستند ، این استراتژی توسعه یافته است . این شیوه توانایی های گروه های استفاده کننده را به پرداخت قیمت زمین و هزینه های زیر ساخت های اولیه و قابل ارتقا پیوند می دهد . ایده اصلی فروش قطعات به همراه زیر ساخت های اصلی با قیمت بازار است تا از فروش دوباره مسکن دارای ارزش افزوده که معطوف به گروه های کم در آمد است ، جلوگیری شود .