حفاظت اولیه در برابر صاعقه

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

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

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

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

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

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

جدول تعیین سطح حفاظتی متناسب با کارایی :