Đồ án Thiét kế chống sét công trinh sử dụng công nghệ mới

CHƯƠNG III TRÌNH BÀY CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT I.PHẦN MỀM THIẾT KẾ CHỐNG SÉT BENJI . 1. Giới thiệu chương trình thiết kế BENJI . BENJI là chương trình trợ giúp thiết kế trên máy tính, phát triển bởi công ty Global Technologies ước lượng cường độ điện trường ở kim thu sét Dynasphere so với cường độ điện trường ở các điểm cạnh ( góc tòa nhà, bờ rìa, ăngten, các thiết bị khác ,…). Bán kính bảo vệ của kim thu Dynasphere được tính toán và so sánh với bán kính cạnh tranh cung cấp bởi các cao điểm cạnh tranh trong khu vực cần bảo vệ. * Chương trình này quan tâm đến các yếu tố sau: Cấu trúc hình học và mức bền vững của công trình. Cường độ tia tiên đạo. Chiều cao công trình. Cường độ điện trường. Tốc độ phát triển của tia tiên đạo đi lên. Mặt bằng công trình. Mặt cắt và địa hình công trình. Cường độ sét và xác suất xuất hiện. Hình 3-1:Giao diện của Benji Công trình yêu cầu bảo vệ thì vẽ lại đơn giản bằng chương trình thiết kế BENJI. Sau đó chương trình ước lượng điểm sẽ phát tia tiên đạo đầu tiên đi lên gặp tia tiên đạo đi xuống. Tia phóng điện chính trở về theo đường dẫn phóng điện lên hay xuống và bán kính thu của mỗi điểm thích hợp được tính. Đầu kim Dynasphere được lắp đặt ở nơi thích hợp và bán kính thu của nó được tính và so sánh với bán kính thu của các điểm cạnh tranh. Sự bảo vệ đạt được mức độ mong muốn khi bán kính thu của kim bao trùm lên (lớn hơn) bán kính thu của các điểm cạnh tranh. Chương trình xác định thể tích thu của các điểm nhô lên trên cấu trúc và tách biệt chúng rồi sự bảo vệ chống sét cũng được xác định. Trong khi sử dụng mô hình “thể tích hấp thu“, người kỹ sư có thể tối ưu hóa bản thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét bằng bảo vệ tập trung cho những phần của cấu trúc có thể tích sét đánh nhiều hơn, để tránh lãng phí bảo vệ chống sét cho các công trình hay các phạm vi mà khả năng sét đánh vào nó thấp. Phần mềm thiết kế chuyên dùng này có thể sử dụng để thiết kế chống sét trực tiếp cho tất cả các công trình khác nhau.Sư thay đổi kích thước công trình (cao,dài, rộng) cũng được thể hiện bằng việc thay đổi các số liệu cụ thể. Màn hình thiết kế thể hiện mặt chiếu bằng của công trình (hình 3-2): Cấp bảo vệ Thêm, xoá kim Dynasphere Trả về màn hình thiết kế Thêm, xoá công trình Thể hiện phạm vi bảo vệ(chiếu bằng) Thể hiện 3D Bán kính bảo vệ cạnh Hình 3-2:Màn hình thiết kế Vớùi chương trình thể hiện 3D,giúp người thiết kế có thể quan sát một cách bao quát công trình và vị trí của kim Dynasphere đặt trên công trình có hợp lý và đạt yêu cầu thẩm mỹ không(hình 3-3): Hình 3-3:Thể hiện 3D Chương trình thiết kế bảo vệ cho công trình được thể hiện qua mô phỏng trên máy (bằng các hình chiếu cạnh), người thiết kế có thể quan sát được phạm vi bảo vệ cũng như bán kính bảo vệ và mức độ bảo vệ ( còn gọi là cấp bảo vệ )một cách trực quan nhất (hình 3-4): Hình 3-4 :Phạm vi và bán kính bảo vệ thể hiện qua hình chiếu cạnh Thể hiện vùng bảo vệ được (màu xanh) và vùng không bảo vệ được (màu đỏ) qua hình chiếu bằng (hình 3-5): Vùng bảo vệ không được. Hình 3-5:Vùng bảo vệ được và không bảo vệ được Trường hợp việc đặt kim thu chưa hay không hợp lý (ở những công trình có độ cao thấp hơn) thì chương trình cũng báo để người thiết kế điều chỉnh lại vị trí đặt kim cho phù hợp (những công trình có độ cao lớn hơn được thể hiện bằng màu đỏ) (hình 3-6): Công trình này có độ cao lớn nhất Hình 3-6:Báo vị trí kim thu đặt chưa hợp lí 2. Những đặc điểm của phần mềm thiết kế BENJI . Cung cấp nhanh chóng bản thiết kế một cách hiệu quả và kinh tế. Kết quả dựa trên các nghiên cứu và thiết kế tiên tiến nhất. Thiết kế cụ thể cho từng dự án. Cấp bảo vệ lựa chọn cho tình hình dông sét cụ thể. BENJI cung cấp bản liệt kê vật liệu, hình chiếu không gian 3 chiều, các bản vẽ lắp đặt mẫu và các đặt tính kỹ thuật. II. Thông tin phần mềm GEM . 1. Mô tả phần mềm GEM . Đây là chương trình tính toán điện trở đất có sử dụng hóa chất giảm trở đất GEM do Erico xây dựng,chương trình tính toán được đánh giá tốt và hợp lý cho hệ thống thanh chôn ngang và cọc đóng thẳng đứng. Chương trình GEM còn hướng dẫn lắp đặt hệ thống các điện cực chôn ngang hay đứng.Thể hiện các kích thước rãnh đặt hệ thống tiếp đất một cách chi tiết cùng với các thông số cần thiết nhập vào. 2. Phương pháp tính . Công thức áp dụng để tính điện trở đất dựa trên công thức mô phỏng điện cực thanh ngang của Dwight và điện cực thẳng đứng của Sunde. Công thức mô phỏng giả định đỉnh của điện cực thẳng đứng là gần với mặt đất. Khi nhiều hơn một điện cực thẳng đứng được tính. Thuật toán giả định các điện cực được chôn theo đường thẳng và khoảng cách giữa các điện cực là bằng hay lớn hơn chiều dài của điện cực thẳng đứng. Công thức tính điện trở đất bằng điện cực thanh ngang giả sử các điện cực này là thẳng hàng. Hình 3-7: Thiết kế tính toán điện trở tiếp đất của một dải kim loại nằm ngang Hình 3-8:Tính toán điện trở tiếp đất của một cọc chôn thẳng đứng Hình 3-9: Tính toán điện trở đất của hệ thống cọc chôn thẳng đứng. Cả hai công thức tính điện trở thanh ngang và thẳng đứng được tính cho dòng DC hay dòng tần số thấp. Cả hai cách sử dụng đều tương đương nhau, khi có điện vào, đường kính của cáp bằng điện trở tính toán của đất có GEM xung quanh. Công thức mô phỏng giả định rằng điện trở suất của đất là đồng nhất. Điện trở tiếp xúc giữa vật dẫn và GEM bao xung quanh đã được bỏ qua trong tính toán điện trở đất. 3. Tính khối lượng sử dụng Số lượng tính toán của GEM rất vừa phải. Kết quả tính toán được làm tròn với số lượng bao GEM ( 25 pound/bao) gần nhất. Trong một vài trường hợp sẽ cần ít hơn khối lượng GEM mà phương trình kết quả vẫn hiển thị. Trong trường hợp này ERICO sẽ chấp nhận nhận phần GEM còn dư với điều kiện là : GEM được bảo quản trong điều kiện tốt. Người sử dụng chịu chi phí chuyên chở. Chỉ được trả trong vòng 60 ngày.