همبندی ساختمان چیست؟ (بررسی نکات مهم اجرایی)

مقابله با نیروهای قدرتمند طبیعت مثل الکتریسیته از دیرباز یکی از اصول مهم در طراحی سازه‌ها بوده است. در ساختمان‌های مدرن امروزی سیستم‌های پیشرفته‌ای برای خنثی کردن اثرات مخرب جریان‌ الکتریسیته طراحی شده‌اند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، سیستم همبندی ساختمان است. وظیفه‌ی اصلی سیستم همبندی، اتصال الکتریکی تمامی اجزای رسانا در ساختمان به یکدیگر است تا شارش بار الکتریکی، کاملا یکنواخت در سراسر سازه پخش شود. در این مقاله از مجله‌ زرین فولاد شهریاری به شرح چیستی همبندی ساختمان، انواع آن و روش‌های اجرایی استاندارد خواهیم پرداخت.

تعریف همبندی ساختمان

همبندی در ساختمان چیست؟ همبندی ساختمان Equipotential Bonding به زبان ساده عبارت است از اتصال تمامی قسمت‌های رسانا و هادی در سازه اعم از اسکلت فلزی، میلگردهای فونداسیون، لوله‌های آب و گاز و سایر قطعات فلزی به یکدیگر و در نهایت به سیستم ارت Earth System. این اتصال باعث می‌شود پتانسیل الکتریکی همه بخش‌های فلزی سازه یکسان شده تا هیچ نقطه‌ای نسبت به بخشی دیگر، ولتاژ اضافی نداشته باشد. در اجرای این سیستم مصالح رسانا مانند سیم مسی، تسمه فولادی یا میلگرد همبندی مورد استفاده می‌گیرند. میلگرد به دلیل مقاومت مکانیکی بالا، یکی از پرکاربردترین گزینه‌ها در این فرآیند محسوب می‌شود که در ادامه به این موضوع می‌پردازیم.

ضرورت و مزایای همبندی در ساختمان

همبندی ساختمان یک ضرورت اجرایی در پروژه‌های ساختمانی است که از سال 1395 به ‌طور رسمی در مبحث 13 مقررات ملی ساختمان گنجانده شد. بر اساس این اصل، تمامی سازه‌ها، صرف‌نظر از نوع کاربردشان، ملزم به پیاده‌سازی همبندی هستند. به هر حال، درک کارکرد این سیستم هم ضرورت اجرای آن را برای هر طراح و پیمان‌کاری توجیه می‌کند. جریان الکتریکی همیشه مسیری را انتخاب می‌کند که مقاومت کمتری دارد. بنابراین اگر مقاومت در بخش‌های مختلف سازه یکنواخت نباشد، احتمال تمرکز ولتاژ وجود دارد. با اجرای صحیح همبندی، اختلاف پتانسیل از بین رفته و جریان الکتریکی در تمام اجزای رسانا به شکل یکنواخت و ایمن توزیع می‌شود. در یک نگاه ساده، مزایای همبندی عبارتند از:

• پیشگیری از برق‌گرفتگی و حفاظت از جان ساکنین
• جلوگیری از آتش‌سوزی ناشی از عبور جریان شدید
• ایمنی قطعات الکترونیکی موجود در سازه در برابر نوسانات ولتاژ
• حفظ عایق‌بندی کابل‌ها هنگام عبور جریان‌های لحظه‌ای
• کمک به عملکرد بهتر سیستم ارت
• افزایش ایمنی کلی ساختمان در برابر خطرات الکتریکی

انواع همبندی ساختمان

انواع همبندی در سازه‌ها به دو دسته اصلی و اضافی یا تکمیلی تقسیم می‌شود که هر یک از این دو نوع، نقش خاصی در ساختمان دارند، در بخش‌های بخصوصی قرار می‌گیرند و به ‌صورت مکمل برای یکدیگر عمل می‌کنند.

• همبندی اصلی Main Equipotential Bonding: همبندی اصلی چیست؟ در این روش، تمامی تاسیسات اصلی فلزی ساختمان شامل لوله‌ها، شیلد کابل‌ها، آرماتورها، تیرها و ستون‌های فولادی اسکلت به یکدیگر و نهایتا به ترمینال یا شینه اصلی زمین متصل می‌شوند. هدف از اجرای این سیستم، برقراری یک مسیر مشترک و کم‌مقاومت برای عبور جریان‌های ناگهانی به زمین است.
• همبندی اضافی Supplementary Equipotential Bonding: این مدل همبندی برای افزایش ایمنی در فضاهای خاص و برای اجزا کوچک‌تر ساختمان اجرا می‌شود. این نوع همبندی در بخش‌هایی از سازه که احتمال تماس مستقیم انسان با تجهیزات فلزی وجود دارد یا رطوبت زیاد است مثل حمام‌، سرویس بهداشتی، آشپزخانه‌، استخرها، اتاق عمل بیمارستان‌ها، چارچوب‌های فلزی درب و پنجره‌ها باید پیاده‌سازی شود.

میلگرد همبندی چیست؟

میلگرد همبندی اصلی‌ترین جز در این سیستم محسوب می‌شود و وظیفه‌ی اتصال الکتریکی بین بخش‌های مختلف رسانای سازه را بر عهده دارد. این میلگردها که عموما از فولاد ساختمانی ST37 ساخته شده‌اند، از نوع آجدار یا ساده بوده و قطر آن‌ها بین 8 تا 10 میلی‌متر است. هرچند در اجرای این سیستم می‌توان از هادی‌های همبندکننده دیگری مانند سیم مسی، تسمه فولادی یا تیر فلزی نیز استفاده کرد، اما میلگرد به دلیل قیمت مناسب، استحکام بالا و سازگاری با آرماتوربندی فونداسیون، رایج‌ترین گزینه است.

یکی از روش‌های متداول در اجرای همبندی فونداسیون، اتصال آرماتورهای پی، به ‌وسیله‌ میلگرد اضافی به سیستم ارت است. هرچند این روش از نظر اقتصادی مقرون‌ به ‌صرفه است، اما اگر تنها یک میلگرد در آن به کار رود، کارایی سیستم کاهش می‌یابد. به همین دلیل، استفاده از چند میلگرد اضافی با فواصل استاندارد و اتصال تمام تیرهای پشت‌بام، ستون‌های فونداسیون، سقف‌ها و حتی آسانسور، بهترین روش برای دستیابی به عملکرد مطلوب در همبندی به شمار می‌رود.

نحوه اجرای همبندی فونداسیون به صورت گام‌ به ‌گام

مراحل اجرای همبندی ساختمان، از طراحی تا اجرا و تست‌های ایمنی، باید به صورت اصولی انجام شود تا هیچ خطایی در آن به وجود نیاید. مراحل گام به گام همبندی عبارتند از:

• گام اول: در ابتدا نقشه همبندی ساختمان توسط طراحان برق و سازه تهیه می‌شود تا مسیر عبور هادی‌ها، نقاط اتصال و کانال خروجی مشخص گردد. سپس بر اساس همین نقشه، مصالح موردنیاز مانند میلگرد همبندی، پلیت‌ها، بست‌ها و کابل‌های مسی خریداری می‌شوند.
• گام دوم: پس از آماده‌سازی بستر، هادی‌های همبندی با نظارت مهندسان در تمام نقاط تعیین‌شده به ‌صورت پیوسته نصب می‌شوند تا شبکه‌ای یکپارچه از رساناها ایجاد گردد. این مرحله، در همبندی فونداسیون اسکلت فلزی و بتنی از نظر اصول اتصال تفاوتی ندارد.
• گام سوم: در این مرحله میلگردهای همبندی به ‌وسیله‌ی اتصالات فولادی از جمله بست تسمه‌ای (کرپی) یا از طریق جوشکاری به هم متصل می‌شوند. نوع جوش بستگی به محل اتصال دارد. مثلا جوش در محل تقاطع سه‌راه یا چهارراه با جوشکاری برای هم‌پوشانی میلگردها کاملا متفاوت است. در مواردی که شرایط جوشکاری فراهم نباشد، از بست‌های کرپی گالوانیزه برای اتصال استفاده می‌شود که فرآیند ساده‌تر و سریع‌تری دارد.
• گام چهارم: در این گام، شبکه همبندی از طریق پلیت، سیم یا تسمه‌های مسی به شینه اصلی یا چاه ارت متصل می‌شود تا مسیر تخلیه‌ی جریان به زمین ایجاد گردد.
• گام آخر: قبل از بتن ‌ریزی، باید تست مقاومت الکتریکی شبکه همبندی انجام شود. این کار با استفاده از دستگاه ارت‌تستر، طبق استاندارد و به منظور اعتبارسنجی مصالح و ساختار شبکه انجام می‌شود.

اگر همبندی در زمان مناسب انجام نگیرد، یعنی قبل از بتن ریزی، می‌توان بعد از بتن ریزی و با اتصال سیم مسی بدون روکش با سطح مقطع 16 میلی متر به بتن کف طبقات و بتن بام، آن را اجرا کرد.

تست همبندی ساختمان چیست؟

تست همبندی ساختمان یکی از مراحل مهم در بازرسی و ایمنی تأسیسات الکتریکی است که با هدف اطمینان از برقراری اتصال صحیح بین تمامی قسمت‌های فلزی ساختمان انجام می‌شود. در این تست با استفاده از دستگاه مخصوص، میزان مقاومت بین نقاط مختلف اندازه‌گیری می‌شود تا مشخص شود آیا تمام اجزای فلزی مانند لوله‌ها، اسکلت فلزی، تابلو برق و سیستم ارت به‌درستی هم‌پتانسیل هستند یا خیر. انجام تست همبندی ساختمان علاوه بر افزایش ایمنی در برابر برق‌گرفتگی، از بروز آسیب به تجهیزات برقی در اثر صاعقه یا اتصال کوتاه جلوگیری کرده و نقش مهمی در حفظ ایمنی الکتریکی ساختمان دارد.

استانداردها و مقررات همبندی در ساختمان

برای اجرای همبندی ساختمان قوانین سختی وجود دارند و این قوانین مطابق با استانداردهای بین‌المللی نظیر IEC 60364 تعیین شده‌اند تا هیچ خطایی در سیستم رخ ندهد.

• قطر میلگرد همبندی باید بین 8 تا 10 میلی‌متر باشد.
• ستون‌های چهار گوشه ساختمان الزما باید همبند شوند و اگر فاصله‌ی بین آن‌ها بیش از 20 متر باشد، ستون‌های میانی نیز باید همبند گردند.
• همبندی باید در تمام طبقات ساختمان تا پشت‌بام ادامه یابد. البته برای شناژها، اجرای همبندی فقط در پی و پشت‌بام الزامی است.
• در بخش فونداسیون، حداقل یکی از ستون‌های راه‌پله باید همبند شود؛ در خرپشته‌ اما هر چهار ستون آن باید همبند گردند.
• در سازه‌های فلزی، هادی اصلی باید با سیم مسی یا میلگردبه صفحه ستون‌ها متصل گردد. در چنین شرایطی، کیفیت پروفیل‌های فولادی استفاده شده در سازه اهمیت تازه‌ای می‌یابد و طراحان و مهندس برق، مشخصات و در نتیجه قیمت پروفیل ساختمانی را نیز در بررسی‌های خود در نظر می‌گیرند.
• در همبندی طبقات اسکلت فلزی، هادی عمودی باید در امتداد ستون‌ها تا طبقه بالاتر ادامه یابد تا همبندی در تمامی سقف‌ها کامل شود.
• از میان ستون‌های چهارگوشه، سه ستون اصلی باید با نبشی‌های فولادی (با ارتفاع، طول و عرض 5 سانتی‌متر و ضخامت 5 میلی‌متر) به شینه زمین متصل شوند. یک ضلع نبشی به ستون جوش داده شده و ضلع دیگر از طریق پیچ و سیم 6 تا 25 میلی‌متر مربع به شینه ارت وصل می‌گردد.
  محل قرارگیری نبشی هم باید 30 سانتی‌متر بالاتر از کف فونداسیون باشد.
• نقاط اتصال شبکه همبندی به شینه باید روی ستون‌های همبند تعیین شوند.
  یکی از این ستون‌ها باید کمترین فاصله را از کنتور برق داشته باشد، دیگری یکی از ستون‌های راه‌پله و سومی دورترین نقطه از دو مورد قبل انتخاب می‌شود.

لایه حفاظتی نامرئی و الزامی برای هر سازه‌ای

ایمنی الکتریکی یکی از ارکان اصلی در طراحی و اجرای سازه‌های مدرن است و این ایمنی، مستقیما از طریق اجرای سیستم‌هایی مانند همبندی ساختمان تامین می‌شود. در این سیستم، تمام اجزای فلزی سازه، از میلگردهای فونداسیون گرفته تا لوله‌های تاسیساتی، به یکدیگر متصل می‌شوند و شبکه‌ای پیوسته از جریان با ولتاژ یکسان ایجاد گردد. به این ترتیب از تمرکز الکتریسیته و ایجاد اختلاف پتانسیل جلوگیری شده و مسیر تخلیه مطمئن به سمت چاه ارت فراهم می‌شود. سیستم همبندی در هر پروژه، بسته به نوع سازه، کاربری ساختمان و شرایط محیطی شخصی‌سازی می‌شود و اجرای صحیح آن تنها توسط مهندسان متخصص برق و سازه امکان‌پذیر است.