Konstrukcje żelbetowe i betonowe

charakterystyka konstrukcji betonowych i żelbetowych stosowanych w budownictwie

Konstrukcje betonowe są to konstrukcje z betonu bez zbrojenia lub ze zbrojeniem mniejszym niż minimalne. W technice uziemieniowej konstrukcje betonowe mogą pracować jako sztuczne uziomy fundamentowe, jeżeli w takiej konstrukcji będzie umieszczony pręt/płaskownik służący tylko do celów uziemień. Jeżeli w konstrukcji betonowej będzie umieszczone zbrojenie mniejsze niż minimalne (określone w technice budowlanej), to element ten jako uziom będzie uziomem fundamentowym naturalnym, jeżeli znajdujące się w nim zbrojenie (mniejsze niż minimalne) spełnia wymagania w zakresie obciążalności prądowej i w zakresie wytrzymałości mechanicznej konstrukcji. Jeżeli nie spełnia ono wymagań w zakresie obciążalności prądowej, to dodatkowe pręty/płaskowniki umieszczone w konstrukcji betonowej kwalifikują taką konstrukcję jako sztuczny uziom fundamentowy.

Konstrukcje żelbetowe – konstrukcje z betonu, zbrojone wiotkimi prętami stalowymi w taki sposób, że sztywność i nośność konstrukcji uwarunkowana jest współpracą betonu i stali. W tych konstrukcjach stopień nasycenia zbrojeniem jest z reguły taki, że nie ma potrzeby uzupełniania konstrukcji żelbetowej prętami zbrojeniowymi lub płaskownikami stalowymi, aby mogła ona pracować w instalacji uziemiającej. Nie zwalnia to jednak projektanta z konieczności wykonania projektu naturalnego uziomu fundamentowego, zgodnie z zasadami sztuki inżynierskiej.

Konstrukcje sprężone to konstrukcje z betonu, zbrojone cięgnami, których wstępny naciąg wywołuje trwałe naprężenie w betonie. W tej grupie są również konstrukcje strunobetonowe i kablobetonowe. Tych konstrukcji nie wolno wykorzystywać jako uziomy fundamentowe, przewody uziemiające oraz przewody doprowadzające w instalacji odgromowej. Pręty zbrojenia to pręty proste lub odcinki walcówki dostarczanej w kręgach oraz druty, przycięte i ukształtowane odpowiednio do wymagań projektu. Pręty te spełniają również wymagania projektu układu uziomowego, jednakże projekt ten powinien być uzupełniony o sposób wykonania elektrycznych połączeń tych prętów poprzez spajanie (zgrzewanie, spawanie) lub stosowanie połączeń śrubowych. Każde połączenie musi mieć wystarczającą obciążalność prądową. W budownictwie stosuje się również siatki zbrojeniowe. Są to elementy zbrojenia złożone z prętów podłużnych i poprzecznych, połączonych za pomocą zgrzewania. Element żelbetowy z siatką zbrojeniową może stanowić uziom fundamentowy kratowy lub uziom fundamentowy płytowy w przypadku bardzo gęstej siatki zbrojeniowej.

W technice budowlanej jest również określenie trwałość konstrukcji. Konstrukcję należy tak zaprojektować, aby przez cały przewidywany okres użytkowania w zadanych warunkach środowiska i przy zadanej konserwacji odpowiadała założonemu przeznaczeniu. Definicja ta w pełni odpowiada wymaganiom dotyczącym uziomu fundamentowego. Trwałość uziomu powinna być równa trwałości obiektu budowlanego. Uwzględnia się również zagadnienie korozji betonu i korozji stali w otulinie betonowej oraz korozyjnego działania prądu stałego na metal. Elektrokorozji konstrukcji żelbetowych przy przepływie prądu przemiennego nie potwierdziły ani badania laboratoryjne, ani obserwacja słupów i fundamentów linii elektroenergetycznych.

Norma [8] podaje definicję grubości otulenia prętów zbrojenia. Jest to odległość od zewnętrznej powierzchni zbrojenia (włączając w to pręty rozdzielcze i strzemiona) do najbliższej powierzchni betonu. Przy wyznaczaniu grubości otulenia stosowane są różne kryteria. Między innymi grubość otulenia w celu ochrony stali przed korozją – uwzględnia się przyczynę korozji, rodzaj stali, klasy betonu, maksymalny stosunek wody do cementu oraz minimalną zawartość cementu. Minimalna grubość otulenia prętów ze względu na korozję zawiera się w przedziale 10÷50 mm. Jeżeli beton układany jest wprost na podłożu gruntowym (uziomy fundamentowe), to grubość otulenia powinna być nie mniejsza niż 75 mm, a jeżeli na podłożu betonowym – nie mniejsza niż 40 mm. Należy zwrócić uwagę, że nie podaje się grubości podłoża betonowego.

Literatura

1) Bednarek Z., Krzywobłocka – Laurów R., Drzymała T.: Wpływ wysokiej temperatury na strukturę, skład fazowy i wytrzymałość betonu. Zeszyty Naukowe SGSP Nr 38.
2) Lejdy B.: Kryteria oceny przydatności konstrukcji żelbetowych do celów uziemieniowych. Rozprawy Naukowe nr 27. Politechnika Białostocka. Białystok 1994.
3) Lejdy B., Lenartowicz R.: Wpływ hydroizolacji na rezystancję uziemienia uziomów fundamentowych. Elektro.info 6/2011.
4) Ruffert G.: Odporność ogniowa konstrukcji nośnej (tłum. Wiesław Słowik). www.solidnydom.pl (19.07.2011).
5) Wołkowiński K.: Uziomy elektroenergetyczne. Niektóre zagadnienia podstawowe. Zeszyty Naukowe Politechniki Wrocławskiej nr 96. Elektryka XXII. Wrocław 1964.
6) Wołkowiński K.: Uziemienia urządzeń elektroenergetycznych. WNT.Warszawa 1967.
7) Voght D.: Potentialausgleich, Fundamenterder, Korrosions-gefährdung DINVDE 0100, DIN 18014 und viele mehr. VDE-VERLAG. GMBH Berlin. Offenbach. 1993.
8) PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statystyczne i projektowanie.
9) PN-HD 60364-5-54:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych.
10) PN-E-05115:2002 Instalacje elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1kV.
11) PN-EN 62305-3:2009 Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia.
12) PN-EN 62305-4: 2009 Ochrona odgromowa – Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach.
13) Rozporządzenie Ministra Przemysłu z 8.10.1990r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać urządzenia elektroenergetyczne w zakresie ochrony przeciwporażeniowej. Dz. U. RP nr 81 z 26.11.1990r.
14) Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12.04.2002r. – w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. nr 75, poz. 690.
15) Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki oraz Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 5.10.1966r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinna odpowiadać ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu wyższym niż 1kV. Dz.B. z 1966r nr 17.
16) Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki oraz Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 31.12.1968r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinna odpowiadać ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu do 1kV. Dz. B. z 1966r nr 4.
17) Zarządzenie Ministrów: Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych oraz Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska z 4.01.1983r. w sprawie wytycznych projektowania i wykonywania fundamentów z betonu zbrojonego, wykorzystywanych jako uziomy. Dz. Urz. MB i PMB z 1983r,nr 1, poz.1). Zamieszczone również w PBUE. Zeszyt 20, 1987r.