„Natürliche Bestandteile“ als Ableitung Ableitungseinrichtung/7... · Verfasser: Dipl.-Ing....

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Verfasser: Dipl.-Ing. Jürgen Wettingfeld / Burkhard Fuhr Stand 06/2016 Seite 1 von 4 7.2.3 „Natürliche Bestandteile“ als Ableitung 1. Allgemeines „Natürliche Bestandteile“ sind leitende Werkstoffe, die immer in der baulichen Anlage verbleiben und nicht geändert werden. Dies können Metallfassaden, me- tallene Installationen, die Stahlkonstruktion oder das bewehrte Betonskelett einer baulichen Anlage sein. Voraussetzung für die Nutzung „natürlicher Bestand- teile“ als Ableitungseinrichtung sind folgende Bedin- gungen: 1. Die elektrische Durchgängigkeit zwischen den ver- schiedenen Teilen muss dauerhaft bestehen. 2. Die Werkstoffe der genutzten „natürlichen Bestand- teile“ müssen den elektrischen und elektrodynami- schen Einwirkungen des Blitzstroms und den vor- hersehbaren zufälligen Beanspruchungen stand- halten, ohne beschädigt zu werden. 3. Die Abmessungen müssen mindestens denen der genormten Ableitungen entsprechen. 2. Metallfassaden Die Nutzung von Metallfassaden als Ableitungsein- richtung wird durch den konstruktiven Aufbau maß- geblich beeinflusst. Die Einbindung von Metallfas- saden in den Blitzschutz muss mit dem Errichter der Metallfassade abgestimmt werden. Der Planer und / oder Errichter des Blitzschutzsystems muss sich über den konstruktiven Aufbau der Metall- fassade informieren und Ausführungsdetails mit dem Errichter der Metallfassade abstimmen. Metallfas- saden sind großen Temperaturschwankungen durch Sonneneinstrahlungen oder jahreszeitlich bedingte Temperaturen ausgesetzt, die zu großen Längenän- derungen führen können. Um die Temperatureinflüsse zu kompensieren, werden Gleitelemente vorgesehen. Zusätzlich können Kunststoffisolierungen vorgesehen werden, damit durch einzelne Elemente einer Fassade keine Geräusche entstehen. Der geringste Aufwand für eine Nutzung als Ablei- tungseinrichtung ist bei Metallfassaden gegeben, die aus Trapezblechelementen erstellt werden (Bild 1). Die kunststoffbeschichteten Trapezblechelemente haben in der Regel eine Sandwichstruktur, das heißt, zwischen zwei Trapezblechen befindet sich eine Wär- medämmung. Die einzelnen Elemente überlappen sich an den Stoßkanten und werden in Abstand von ca. 10 cm mit Blechtreibschrauben miteinander ver- schraubt. Durch die große Zahl der Verschraubungen wird eine ausreichend leitende Verbindung erreicht, so das die Trapezbleche in der Regel nur am Hochpunkt mit der Fangeinrichtung und am Tiefpunkt mit der Er- dungsanlage verbunden werden. Typisches Beispiel hierfür ist ein Lagergebäude. Die Innenschale einer „Sandwich-Fassade“ muss ebenfalls in die Blitzschutzmaßnahmen einbezogen werden. Besteht die Unterkonstruktion aus einer Stahlkon- struktion, dann werden die Trapezbleche mit der Stahl- konstruktion leitend verbunden. In diesen Fällen reicht es aus, wenn lediglich die Stahlkonstruktion am Tief- punkt geerdet wird. Typisches Beispiel hierfür ist ein Hochregallager. Bild 1: Metallfassade als Ableitungseinrichtung
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Verfasser: Dipl.-Ing. Jrgen Wettingfeld / Burkhard Fuhr Stand 06/2016

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7.2.3

Natrliche Bestandteile als Ableitung1. Allgemeines

Natrliche Bestandteile sind leitende Werkstoffe, die immer in der baulichen Anlage verbleiben und nicht gendert werden. Dies knnen Metallfassaden, me-tallene Installationen, die Stahlkonstruktion oder das bewehrte Betonskelett einer baulichen Anlage sein.

Voraussetzung fr die Nutzung natrlicher Bestand-teile als Ableitungseinrichtung sind folgende Bedin-gungen:

1. Die elektrische Durchgngigkeit zwischen den ver-schiedenen Teilen muss dauerhaft bestehen.

2. Die Werkstoffe der genutzten natrlichen Bestand-teile mssen den elektrischen und elektrodynami-schen Einwirkungen des Blitzstroms und den vor-hersehbaren zuflligen Beanspruchungen stand-halten, ohne beschdigt zu werden.

3. Die Abmessungen mssen mindestens denen der genormten Ableitungen entsprechen.

2. Metallfassaden

Die Nutzung von Metallfassaden als Ableitungsein- richtung wird durch den konstruktiven Aufbau ma- geblich beeinflusst. Die Einbindung von Metallfas-saden in den Blitzschutz muss mit dem Errichter der Metallfassade abgestimmt werden.

Der Planer und / oder Errichter des Blitzschutzsystems muss sich ber den konstruktiven Aufbau der Metall-fassade informieren und Ausfhrungsdetails mit dem Errichter der Metallfassade abstimmen. Metallfas-saden sind groen Temperaturschwankungen durch Sonneneinstrahlungen oder jahreszeitlich bedingte Temperaturen ausgesetzt, die zu groen Lngenn-derungen fhren knnen. Um die Temperatureinflsse zu kompensieren, werden Gleitelemente vorgesehen. Zustzlich knnen Kunststoffisolierungen vorgesehen werden, damit durch einzelne Elemente einer Fassade keine Gerusche entstehen.

Der geringste Aufwand fr eine Nutzung als Ablei-tungseinrichtung ist bei Metallfassaden gegeben, die aus Trapezblechelementen erstellt werden (Bild 1). Die kunststoffbeschichteten Trapezblechelemente haben in der Regel eine Sandwichstruktur, das heit, zwischen zwei Trapezblechen befindet sich eine Wr-medmmung. Die einzelnen Elemente berlappen sich an den Stokanten und werden in Abstand von ca. 10 cm mit Blechtreibschrauben miteinander ver-schraubt. Durch die groe Zahl der Verschraubungen wird eine ausreichend leitende Verbindung erreicht, so das die Trapezbleche in der Regel nur am Hochpunkt mit der Fangeinrichtung und am Tiefpunkt mit der Er- dungsanlage verbunden werden. Typisches Beispiel hierfr ist ein Lagergebude.

Die Innenschale einer Sandwich-Fassade muss ebenfalls in die Blitzschutzmanahmen einbezogen werden.

Besteht die Unterkonstruktion aus einer Stahlkon- struktion, dann werden die Trapezbleche mit der Stahl-konstruktion leitend verbunden. In diesen Fllen reicht es aus, wenn lediglich die Stahlkonstruktion am Tief-punkt geerdet wird. Typisches Beispiel hierfr ist ein Hochregallager.

Bild 1: Metallfassade als Ableitungseinrichtung

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7.2.3

Natrliche Bestandteile als Ableitung2. Metallfassaden- Fortsetzung

Schwieriger wird die Nutzung von Metallfassaden als Ableitungseinrichtung, wenn die Metallfassade aus einzelnen Elementen besteht.

Hierbei mssen folgende unterschiedliche Situati- onen beachtet werden:

a) Die metallenen Elemente werden direkt leitend mit der Unterkonstruktion verbunden. In diesen Fllen reicht es aus, die Metallfassade am Hochpunkt mit der Fangeinrichtung und am Tiefpunkt mit der Er-dungsanlage zu verbinden. Der Abstand der Verbin-dungen muss den Anforderungen fr Ableitungen entsprechen.

b) Die metallenen Elemente werden isoliert an der Unterkonstruktion befestigt, die vertikalen Elemen-te der Unterkonstruktion sind durchgngig leitend von oben nach unten verbunden. In diesen Fllen mssen Elemente der Unterkonstruktion am Hoch-punkt mit der Fangeinrichtung und am Tiefpunkt mit der Erdungsanlage verbunden werden. Im Fall eines Blitzeinschlags kann es an einigen Stellen zu berschlgen zwischen Unterkonstruktion und Elementen kommen, die zu Verschmorungen im Bereich der Isolierungen fhren knnen. Um die Gefahr mglicher Beschdigungen zu reduzieren, sollten die vertikalen Elemente der Unterkonstruk-tion durch horizontale Verbindungsleitungen mit-einander verbunden werden. Der Abstand fr die Erdung der Unterkonstruktion und fr horizontale Verbindungsleitungen muss den Anforderungen fr Ableitungen entsprechen.

c) Die metallenen Elemente werden isoliert an der Unterkonstruktion befestigt, die Unterkonstruktion besteht aus Gleitelementen und ist nicht durchgn-gig leitend von oben nach unten verbunden. In die-sen Fllen muss die Unterkonstruktion im Bereich der Dehnungselemente leitend berbrckt werden. Auch hier kann es zu berschlgen zu den Elemen-ten kommen. Um die Gefahr mglicher Beschdi-gungen zu reduzieren, sollten die vertikalen Ele-mente der Unterkonstruktion durch horizontale Ver-bindungsleitungen miteinander verbunden werden. Der Abstand fr die Erdung der Unterkonstruktion und fr horizontale Verbindungsleitungen muss den Anforderungen fr Ableitungen entsprechen.

d) Wenn die flexible berbrckung der Unterkon- struktion nicht mglich ist oder nicht erlaubt wird, dann mssen Ableitungen unterhalb der Metallfas-sade verlegt werden. Die Unterkonstruktion muss dann wenigstens im unteren Bereich geerdet wer-den. berschlge von den Ableitungen zu der Un-terkonstruktion oder zu den Metallpaneelen knnen nicht vermieden werden und zu Schden an der Metallfassade fhren.

e) In die Metallfassade einer baulichen Anlage kn-nen metallene Fensterelemente eingesetzt werden. Hufig werden diese Fensterelemente isoliert ein-gesetzt. Der Planer und / oder Errichter der Blitz-schutzanlage muss auf eine ordnungsgeme Ein-bindung dieser Fensterelemente in den Blitzschutz achten.

Bild 2: Verbindung zwischen Metallfassade

Je besser die Metallfassade eines Gebude als Ablei-tungseinrichtung genutzt wird, um so weniger mssen Nherungen und Sicherheitsabstnde beachtet wer-den. Durch die hohe Zahl der parallelen Stromwege wird der Spannungsfall in der Ableitungseinrichtung und damit die elektromagnetische Beeinflussung in das Innere der baulichen Anlagen verringert.

Verfasser: Dipl.-Ing. Jrgen Wettingfeld / Burkhard Fuhr Stand 06/2016

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Natrliche Bestandteile als Ableitung3. Stahlkonstruktionen

Stahlkonstruktionen kommen berwiegend in Indu-strieanlagen zum Einsatz. Je nach Umgebungsbe-dingungen haben Stahlkonstruktionen einen Korrosi-onsschutz aus Feuerverzinkung und/oder einen mehr-schichtigen Schutzanstrich.

Bild 3: Stahlkonstruktion einer Industrieanlage

Die Nutzung einer verzinkten Stahlkonstruktion ist un-problematisch. Die Stahlsttzen im Auen- und Innen-bereich mssen geerdet werden. Der mglicherweise grere Aufwand fr die Erdung der Stahlkonstruktion wird durch den geringeren Aufwand fr Potentialaus-gleichsmanahmen kompensiert, die Schirmwirkung gegen elektromagnetische Strimpulse wird wesent-lich erhht.

Hat die Stahlkonstruktion einen Schutzanstrich, der z. B. durch ein Tauchbadverfahren erstellt wurde, dann knnen die einzelnen Elemente der Stahlkon-struktion voneinander isoliert sein. Der Schutzanstrich kann unter Umstnden so stark sein, dass auch durch Schraubverbindungen keine leitende Verbindungen entstehen. Im Falle eines Blitzeinschlags kann es dann im Bereich der Stostellen zu kleineren Funken-berschlgen und Verschmorungen kommen. Ein kon-struktive oder korrodierende Beeintrchtigung ist hier-bei meistens nicht gegeben. Bestehen in diesen Fllen aber Bedenken, so knnen zustzliche berbrckun-gen die Gefahr von Funkenberschlgen minimieren, aber nicht gnzlich ausschlieen.

4. Stahlbetonkonstruktionen

Bewehrte Betonsttzen oder -wnde knnen auf zwei Arten als Ableitungseinrichtung genutzt werden:

a) In die Bewehrung wird ein zustzlicher Leiter ein-gezogen. Der Leiter, in der Regel Flachband 30 * 3,5 mm oder Rundstahl 10 mm, wird so eingebaut, dass eine durchgngige stromtragfhige Verbin-dung zwischen Fangeinrichtung und Erdungsanla-ge gegeben ist. Zustzlich sollte der Leiter mit der Bewehrung im Abstand von 2-3 Metern verklemmt werden. Mit diesen Manahmen wird sichergestellt, dass die Bewehrung als Ableitungseinrichtung mit-genutzt wird und fr die Ableitung des Blitzstroms mglichst viele parallele Strompfade zur Verfgung stehen.

b) In der Bewehrung werden Bewehrungsstbe fest-gelegt, die an den Stostellen stromtragfhig mit-einander verbunden werden mssen. Die Verbin-dung kann mit Klemmen oder durch Schweiung erfolgen. Schweiungen an Bewehrungen mssen allerdings im Vorfeld vom verantwortlichen Prfsta-tiker genehmigt werden und drfen nur von Fach-krften mit entsprechender Ausbildung und gltigem Schweinachweis ausgefhrt werden. Der Beweh-rungsstab muss durch den Planer im Bewehrungs-plan besonders gekennzeichnet werden. Weiterhin sollte dieser Bewehrungsstab mit Abstand von 2-3 Metern mit weiteren Bewehrungseisen stromtragf-hig verklemmt werden, damit fr die Ableitung des Blitzstroms mglichst viele parallele Strompfade vorhanden sind. Der Aufwand, der fr diese Art der Erstellung einer Ableitungsanlage erforderlich ist, lsst sich im allgemeinen bei der blichen Hektik des Baugeschehens nicht mit der erforderlichen Sorgfalt realisieren. Der berwachungsaufwand ist bei dieser Art der Ausfhrung erheblich grer.

Bei Stahlbetongebuden sollten Ableitungen immer im Beton verlegt werden. Die Gesamtimpedanz derarti-ger Ableitungseinrichtungen ist sehr niedrig und stellt einen wirkungsvollen Blitzschutz fr die innere Instal-lation dar.

Verfasser: Dipl.-Ing. Jrgen Wettingfeld / Burkhard Fuhr Stand 06/2016

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Natrliche Bestandteile als Ableitung5. Nutzung von Fertigbetonsttzen und Metallfassaden als Ableitung

Fertigbetonsttzen knnen gut als Ableitungen ge- nutzt werden. Da nicht in allen Sttzen Ableitungen verlegt werden mssen, muss der Planer im Vorfeld der Planung festlegen, in welche Sttzen Ableitungen einzubauen sind. Voraussetzung fr die dauerhafte Nutzung ist die korrosionsbestndige Ausfhrung der Anschlussfahnen (z. B. Anschlussfahnen aus V4A, Werkstoff -Nr. 1.4571). Als Alternative zu den An-schlussfahnen knnen auch Erdungsfestpunkte mit einer Anschlussplatte aus Edelstahl zum Einsatz kom-men.

Wird vor die Stahlbetonsttzen eine Metallfassade montiert, dann muss die Metallfassade am Hoch- und Tiefpunkt mit dem Blitzschutzsystem verbunden wer-den. Falls die Verbindung am Tiefpunkt der Metallfas-sade unterbleibt, kann es im unteren Bereich zu Fun-kenberschlgen kommen, die zu einer Schdigung der Betonkonstruktion fhren kann. Darber hinaus kann eine Personengefhrdung nicht ausgeschlossen werden.

Bild 4: Nutzung von Fertigbetonsttzen und Metallfas-saden als Ableitungsanlage

Bild 5: Fertigbetonsttze, Anschlussfahne unten, Runddraht 10 mm, V 4A, Werkstoff -Nr. 1.4571

Bild 6: Fertigbetonsttze, Anschlussfahne oben, Rund-draht 10 mm, V 4A, Werkstoff -Nr. 1.4571

Bild 7: Metallfassade, Anschlussfahne Fertigbeton-sttze, Runddraht 10 mm, V 4A, Werkstoff -Nr.1.4571, Anschlussfahne Fundamenterder, Flachband30x3,5 mm, V4A Werkstoff -Nr. 1.4571