ارت فونداسیون چیست؟ اجرا و نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون طبق DIN 18014 و BS 7430

پاسخ کوتاه: ارت فونداسیون (Foundation Earth Electrode) یک هادی فولادی است که هنگام ساخت ساختمان، به‌صورت یک حلقهٔ بسته داخل بتن پی گذاشته می‌شود، حداکثر هر ۲ متر به آرماتور وصل می‌شود و با انشعاب‌هایی به شینهٔ اصلی ارت و سیستم صاعقه‌گیر می‌رسد. چون بتن پی رطوبت دارد و سطح بزرگی با خاک در تماس است، ارت فونداسیون مقاومت زمین پایین و ماندگاری می‌سازد، بدون حفاری اضافه. اگر پی با لایهٔ آب‌بند یا عایق حرارتی از خاک جدا شده باشد، به‌جای آن یک رینگ ارت در خاک بیرون پی اجرا می‌شود.

در این راهنما ما در گروه کالوت، بر اساس استاندارد ملی ایران ۲۳۰۶۴، استاندارد آلمانی DIN 18014:2023 و استاندارد بریتانیایی BS 7430:2026، توضیح می‌دهیم ارت فونداسیون از چه اجزایی ساخته می‌شود، نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون چطور کشیده می‌شود، اتصال به آرماتور چگونه باید باشد، چه جنس و اندازه‌ای برای هادی‌ها مناسب است و پیش از بتن‌ریزی چه چیزهایی باید آزمایش و ثبت شود. متن کامل استاندارد ملی را هم می‌توانید از همین صفحه دانلود کنید.

ارت فونداسیون چیست و چرا برای ساختمان بهترین شروع است؟

هر ساختمان برای ایمنی برق و حفاظت در برابر صاعقه به یک سیستم ارت ساختمان نیاز دارد؛ یعنی مسیری مطمئن که جریان خطا یا صاعقه را به زمین برساند. ارزان‌ترین و ماندگارترین زمان ساختن این مسیر، همان روزهایی است که پی ساختمان قالب‌بندی و آرماتوربندی می‌شود. BS 7430 در بند 8.6 دلیل‌هایش را این‌طور برمی‌شمارد:

• حفاری اضافه لازم ندارد؛
• در عمقی قرار می‌گیرد که معمولاً از تغییرات فصلی آب‌وهوا در امان است؛
• از راه بتن، تماس خوبی با خاک دارد؛
• بیشتر سطح پی را می‌پوشاند و کمترین مقاومتی را می‌دهد که با آن سطح به دست می‌آید؛
• از همان روزی که پی ریخته می‌شود، می‌تواند ارت برق کارگاه ساختمانی باشد.

BS 7430 همچنین می‌گوید ارت فونداسیون پایهٔ خوبی برای همبندی اصلی تأسیسات است. در ایران، استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ «الکترود زمین فونداسیون (پی‌سازه)؛ طرح‌ریزی، اجرا و مستندسازی» (چاپ اول، ۱۴۰۰) الزامات طراحی و ساخت این الکترود را تعیین می‌کند؛ این استاندارد ترجمهٔ تغییریافتهٔ DIN 18014:2014 است و به گفتهٔ خودش، الزام نصب الکترود زمین فونداسیون در ساختمان‌ها در استاندارد ملی ۱۹۳۷-۵-۵۴، استاندارد ملی ۴۱۲۳، نشریهٔ ۱۱۰-۱ سازمان برنامه و بودجه و مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان آمده است. در آلمان هم DIN 18015-1 اجرای ارت فونداسیون را در ساختمان‌های نو لازم می‌داند و نسخهٔ تازهٔ DIN 18014 (سال ۲۰۲۳) روش طراحی، اجرا و مستندسازی آن را تعیین می‌کند. اینکه ارت فونداسیون در کنار دیگر روش‌های زمین کردن کجا قرار می‌گیرد را در انواع سیستم‌های اتصال زمین توضیح داده‌ایم.

اجزای ارت فونداسیون

1. الکترود فونداسیون: مفتول فولادی دست‌کم ۱۰ میلی‌متری یا تسمهٔ فولادی، بدون پوشش یا گالوانیزهٔ گرم، که به‌صورت یک حلقهٔ بسته در بتن پی قرار می‌گیرد. استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ کمترین اندازهٔ تسمه را ۲۵ × ۳ میلی‌متر (۷۵ میلی‌مترمربع) گذاشته است؛ DIN 18014 آلمان ۳۰ × ۳٫۵ میلی‌متر را می‌خواهد. برای این کار مفتول فولادی گالوانیزه (راند وایر) و تسمهٔ فولادی گالوانیزه را عرضه می‌کنیم.
2. پوشش بتن: طبق استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و BS 7430، الکترود باید از هر طرف دست‌کم ۵ سانتی‌متر بتن رویش باشد تا از خوردگی در امان بماند. در پی بتنی بدون آرماتور، الکترود با فاصله‌دهنده‌ها در جای خود ثابت نگه داشته می‌شود.
3. اتصال به آرماتور: الکترود حداکثر هر ۲ متر با بست، پیچ و مهره یا جوش به میلگردهای پی وصل می‌شود تا آرماتور هم بخشی از الکترود شود. برای این اتصال‌ها بست ارت و همبندی فونداسیون SBRC 2030 و بست اتصال مفتول به آرماتور را عرضه می‌کنیم.
4. انشعاب‌ها (ترمینال‌ها): سرهایی از الکترود که از بتن بیرون می‌آیند؛ یکی برای اتصال به شینهٔ اصلی ارت (ارت بار) داخل ساختمان و بقیه برای هادی‌های پایین‌روی صاعقه‌گیر، تجهیزات و سازه‌ها. استاندارد ملی توصیه می‌کند هر انشعاب دست‌کم ۱٫۵ متر از نقطهٔ خروج از بتن طول داشته باشد و نقطهٔ اتصال به شینهٔ اصلی ارت نزدیک تابلوی اصلی برق باشد.
5. پی‌های منفرد (پی ستون‌ها): طبق استاندارد ملی ۲۳۰۶۴، در هر پی منفرد دست‌کم ۲٫۵ متر الکترود اجرا می‌شود و همهٔ پی‌ها به هم وصل می‌شوند.

همبندی ارت فونداسیون با آرماتور: اتصال درست چیست؟

«همبندی ارت فونداسیون» یعنی هادی الکترود و میلگردهای پی را طوری به هم وصل کنیم که از نظر الکتریکی پیوسته و از نظر مکانیکی محکم باشند. استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و DIN 18014 سه روش را می‌پذیرند: بست یا کلمپ، پیچ و مهره و جوش. جوش فقط پس از مشورت با کارشناس مسئول سازه مجاز است، طبق ISO 17660-1 انجام می‌شود و طول جوش دست‌کم ۵۰ میلی‌متر است؛ BS 7430 هم برای جوش، بست و اتصال مکانیکی به آرماتور، اجازهٔ مسئول طراحی سازه را لازم می‌داند.

• فقط بستن با سیم آرماتوربندی پذیرفته نیست. طبق BS 7430، اتصالی که فقط با پیچیدن سیم آرماتوربندی ساخته شده، برای ارت حفاظتی کافی نیست؛ DIN 18014 هم آن را مجاز نمی‌داند.
• بست گوه‌ای در بتنی که با ویبره متراکم می‌شود، طبق استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و DIN 18014 مجاز نیست، چون لرزش ممکن است آن را شل کند.
• میلگرد پیش‌تنیده نباید به‌عنوان الکترود به کار رود (BS 7430).
• درز انبساط: الکترود نباید از میان درز انقطاع رد شود؛ دو طرف درز بیرون از بتن، با نوار یا هادی انعطاف‌پذیر مسی یا آلومینیومی با مقطع دست‌کم ۵۰ میلی‌مترمربع، به هم وصل می‌شوند و این نقطه‌ها باید همیشه قابل بازرسی باشند (استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و BS 7430).
• اتصال‌های داخل خاک، از هر نوعی که باشند، با نوار ضدخوردگی پوشانده می‌شوند تا رطوبت به آن‌ها نرسد (استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و DIN 18014).

برای این اتصال‌ها بست ارت و همبندی فونداسیون SBRC 2030، بست اتصال مفتول گالوانیزه به آرماتور، بست کراس اتصال مفتول به مفتول، بست U گالوانیزه اتصال سیم به میلگرد، بست U اتصال سیم به آرماتور، بست U اتصال تسمه به آرماتور، بست U سه‌پارچه اتصال دو سیم به آرماتور و مش همبندی را عرضه می‌کنیم. اگر اتصال جوشی با تأیید طراح سازه انتخاب شود، جوش احتراقی کالولد سیم به آرماتور اتصالی یکپارچه و بدون شل‌شدگی می‌سازد. همهٔ بست‌ها در دستهٔ بست‌های ارتینگ آمده‌اند.

نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون: حلقهٔ بسته و مش ۲۰ × ۲۰ متر

نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون، پلانی است که مسیر الکترود در پی، محل اتصال‌ها و جای انشعاب‌ها را نشان می‌دهد. قاعده‌های اصلی DIN 18014:2023 این‌ها هستند:

• الکترود به‌صورت حلقهٔ بسته دور تا دور پی اجرا می‌شود؛ BS 7430 هم یک یا چند حلقهٔ بستهٔ به‌هم‌وصل را ترجیح می‌دهد.
• در ساختمان‌های بزرگ، با هادی‌های میانی مش‌بندی می‌شود تا هیچ چشمه‌ای بزرگ‌تر از ۲۰ × ۲۰ متر نباشد.
• اتصال به آرماتور حداکثر هر ۲ متر است.
• اگر در کنار پی رینگ ارت بیرونی هم اجرا شود، طبق استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ هادی همبندی داخل پی حداکثر هر ۲۰ متر در امتداد پیرامون به آن وصل می‌شود.
• انشعاب‌ها از جایی که وارد فضای ساختمان می‌شوند، دست‌کم ۱٫۵ متر طول دارند و در دوران ساخت علامت‌گذاری می‌شوند تا کسی به آن‌ها برخورد نکند یا بریده نشوند.
• تعداد و جای انشعاب‌ها در طراحی تعیین می‌شود: برای شینهٔ اصلی ارت، هادی‌های پایین‌روی صاعقه‌گیر، سیستم خورشیدی، مخابرات و هر سیستم دیگری که باید به ارت وصل شود.

جای انشعاب‌های صاعقه‌گیر را طرح حفاظت در برابر صاعقه طبق IEC 62305-3 تعیین می‌کند. ارتباط ارت فونداسیون با همبندی همهٔ بخش‌های فلزی ساختمان را هم در همبندی (Bonding) در سیستم ارت و صاعقه‌گیر توضیح داده‌ایم.

جنس و اندازهٔ هادی‌ها: داخل بتن، داخل خاک

جنس هادی به این بستگی دارد که در بتن باشد یا در خاک. بتن از فولاد در برابر خوردگی محافظت می‌کند، ولی خاک نه؛ برای همین هر دو استاندارد در خاک فقط فلزهای مقاوم‌تر را می‌پذیرند. اندازه‌های جدول کمترین اندازه‌های استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ هستند:

چند نکتهٔ مهم از استاندارد ملی: فولاد گالوانیزهٔ بدون روکش نباید در خاک به کار رود؛ در ساختمان‌های کنار دریا که آب شور ممکن است به پی برسد، به‌جای گالوانیزه، مس یا فولاد ضد زنگ توصیه شده است؛ و جایی که دو فلز ناهمجنس به هم می‌رسند، مثلاً الکترود و فولاد سازه، خطر خوردگی باید بررسی شود. BS 7430 هم می‌گوید بین دو فلز ناهمجنس در خاک اتصال برقرار نشود. همهٔ هادی‌ها در دستهٔ هادی‌ها آمده‌اند. اینکه کدام فلز در کدام خاک دوام بیشتری دارد را در راهنمای انتخاب متریال الکترود ارت آورده‌ایم.

پی آب‌بند یا عایق‌دار: رینگ ارت بیرون از پی

ارت فونداسیون فقط وقتی کار می‌کند که بتن پی با خاک تماس داشته باشد. طبق استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ (بند ۵-۷)، BS 7430 (بند 7.1.2) و DIN 18014، اگر پی از خاک جدا شده باشد، الکترود داخل بتن دیگر الکترود زمین حساب نمی‌شود و باید رینگ ارت اجرا شود. استاندارد ملی این حالت‌ها را نام می‌برد: بتن ضدآب، قیراندود کردن (قیرپاشی یا روکش قیر اصلاح‌شده با پلیمر)، پوشش با ورق‌های پلاستیکی مقاوم، عایق حرارتی زیر یا کنار پی، و ریختن مصالحی مثل خاک دستی یا نخاله زیر یا اطراف پی که به‌خاطر تخلخل و درشت‌دانگی رسانایی کمی دارند.

در این حالت:

• یک رینگ ارت در خاک بیرون پی و زیر عمق یخ‌زدگی (طبق DIN 18014 بسته به منطقه، ۰٫۵ تا ۱ متر) اجرا می‌شود. BS 7430 می‌گوید رینگ هم‌عمق جایی دفن شود که الکترود در پی می‌بود.
• جنس رینگ فولاد ضد زنگ، مس یا فولاد گالوانیزهٔ دارای روکش پلاستیکی بادوام است؛ گالوانیزهٔ بدون روکش در خاک مجاز نیست (استاندارد ملی ۲۳۰۶۴). برای این کار تسمهٔ استیل ارت، تسمهٔ مسی و سیم لخت مسی را عرضه می‌کنیم.
• ترانشه با خاکی پر می‌شود که رطوبت را نگه دارد؛ نه سنگ و نخاله (BS 7430).
• داخل دال هم یک هادی همبندی با چشمه‌های حداکثر ۲۰ × ۲۰ متر اجرا و حداکثر هر ۲ متر به آرماتور وصل می‌شود، و از راه گذرگاه آب‌بند به رینگ بیرونی می‌رسد. طبق استاندارد ملی، قطعه‌هایی که از لایهٔ ضدآب عبور می‌کنند باید با استاندارد ملی ۱۸۴۹۹-۵ (همان EN 62561-5) بخوانند.
• اگر ساختمان صاعقه‌گیر بیرونی دارد، چشمه‌های رینگ ارت حداکثر ۱۰ × ۱۰ متر می‌شوند (DIN 18014).

کدام ارت برای ساختمان مناسب است؟

DIN 18014:2023 علاوه بر ارت فونداسیون و رینگ ارت، دو الکترود بیرونی دیگر هم پیش‌بینی کرده است که می‌توانند به‌تنهایی یا با هم به کار روند:

• میلهٔ ارت عمقی دست‌کم ۵ متری؛ کمترین تعداد بر اساس مساحت زیر ساختمان: تا ۲۰۰ مترمربع دو عدد، تا ۴۰۰ مترمربع چهار عدد، و بیشتر از آن چهار عدد به‌علاوهٔ یکی برای هر ۱۰۰ مترمربع. میله‌ها ترجیحاً در گوشه‌های پی کوبیده می‌شوند و هر میلهٔ ۵ متری را می‌توان با دو میلهٔ ۳ متری جایگزین کرد که به اندازهٔ عمقشان از هم فاصله دارند.
• هادی شعاعی ۱۰ متری که در امتداد دیوارهای بیرونی دفن می‌شود؛ هر کدام جای یک میلهٔ ۵ متری را می‌گیرد.

همین الکترودهای بیرونی برای ساختمان‌های موجودی که ارت فونداسیون ندارند هم کاربرد دارند؛ BS 7430 روش رینگ ارت را برای توسعهٔ ساختمان‌های موجود هم مناسب می‌داند. برای این روش میلهٔ ارت کاپرباند، میلهٔ ارت استیل و دریچهٔ ارت پلی‌اتیلن برای دسترسی به سر میله را عرضه می‌کنیم.

ترمینال‌ها و صفحه‌های همبندی: دسترسی پس از بتن‌ریزی

پس از بتن‌ریزی دیگر به خود ارت فونداسیون دسترسی نداریم؛ هرچه بعداً باید به ارت وصل شود، از راه انشعاب‌ها و صفحه‌های همبندی وصل می‌شود. BS 7430 (بند 7.1.3) دست‌کم یک انشعاب را لازم می‌داند که یا از بتن بالا بیاید و به نقطهٔ اتصال مثل شینهٔ اصلی ارت برسد، یا به یک صفحهٔ اتصال در سطح دیوار بتنی ختم شود، و در هر حال برای نگهداری و اندازه‌گیری مقاومت در دسترس بماند.

برای این نقطه‌ها صفحهٔ هم‌بندی آرماتور برنجی، صفحهٔ هم‌بندی آرماتور با سیم و باندینگ پوینت فولاد ضد زنگ را عرضه می‌کنیم که پیش از بتن‌ریزی به آرماتور بسته می‌شوند و پس از قالب‌برداری، سطحشان روی دیوار یا ستون پیداست. طبق استاندارد ملی، صفحهٔ اتصالی که نقطهٔ اصلی زمین است باید مهره‌ای دست‌کم M10 داشته باشد و جنس بند و صفحهٔ اتصال در برابر خوردگی مقاوم باشد. برای جمع کردن انشعاب‌ها در اتاق برق هم ارت بار با یک لینک قطع و وصل و ارت بار با دو لینک قطع و وصل را عرضه می‌کنیم.

آزمون و مستندسازی پیش از بتن‌ریزی

مهم‌ترین لحظهٔ کنترل ارت فونداسیون، پیش از بتن‌ریزی است؛ پس از آن هر خطایی پنهان می‌ماند. استاندارد ملی ۲۳۰۶۴ و BS 7430 هر دو می‌گویند مستندسازی و آزمون پیوستگی پیش از بتن‌ریزی انجام شود و اندازه‌گیری را کارشناس برق یا پیمانکار متخصص حفاظت در برابر صاعقه انجام دهد و گزارش کند. مستندات شامل این‌هاست:

• مقاومت پیوستگی بین قطعهٔ اتصال شینهٔ اصلی ارت و همهٔ قطعه‌های اتصال دیگر: طبق استاندارد ملی حداکثر ۰٫۲ اهم، با دستگاهی مطابق IEC 61557-4 و جریان دست‌کم ۰٫۲ آمپر (DIN 18014:2023 حداکثر ۱ اهم را پذیرفته است)؛
• نقشهٔ جانمایی الکترود اجراشده (همان نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون)، با هادی همبندی و محل انشعاب‌ها؛
• عکس‌های واضح از سیستم و از اتصال‌ها، مثلاً اتصال شینهٔ اصلی ارت و قطعه‌های اتصال صاعقه‌گیر؛
• نتیجهٔ اندازه‌گیری‌ها در پروندهٔ ساختمان.

پس از ساخت، مقاومت زمین با روش سه‌قطبی اندازه‌گیری می‌شود؛ روش کار را در اندازه‌گیری مقاومت ارت گفته‌ایم. تست و اندازه‌گیری سیستم ارت و بازرسی و آزمون دوره‌ای از خدماتی است که ما در محل پروژه انجام می‌دهیم.

مقاومت ارت فونداسیون چقدر می‌شود؟

چون الکترود و آرماتورِ وصل‌شده تقریباً کل سطح پی را می‌پوشانند، مقاومت ارت فونداسیون معمولاً از روش‌های دیگر کمتر است. BS 7430 (بند 8.5.8.6) می‌گوید فلزکاری زیرزمینی سازه‌های بزرگ اغلب مقاومتی کمتر از هر روش دیگری می‌دهد و عددهای خیلی کمتر از ۱ اهم هم به دست می‌آید. برای برآورد اولیه، رینگ و الکترود فونداسیون را می‌توان مثل یک شبکهٔ زمین حساب کرد؛ فرمول و مثال عددی آن در فرمول محاسبه مقاومت الکترود زمین و چاه ارت آمده است. عدد نهایی را همیشه اندازه‌گیری پس از اجرا مشخص می‌کند.

استانداردهای مرجع

• استاندارد ملی ایران ۲۳۰۶۴ (چاپ اول، ۱۴۰۰)، الکترود زمین فونداسیون (پی‌سازه)؛ طرح‌ریزی، اجرا و مستندسازی؛ ترجمهٔ تغییریافتهٔ DIN 18014:2014؛ دانلود فایل PDF استاندارد؛
• DIN 18014:2023-06، ارت ساختمان‌ها: طراحی، اجرا و مستندسازی (جایگزین نسخهٔ ۲۰۱۴)؛
• BS 7430:2026، آیین‌نامهٔ ارت حفاظتی تأسیسات الکتریکی، بندهای 7.1 و 8.6؛
• IEC 62305-3، حفاظت سازه‌ها در برابر صاعقه؛
• EN 62561-1، EN 62561-2 و EN 62561-5، قطعه‌های اتصال، هادی‌ها و گذرگاه‌های سیستم ارت و صاعقه‌گیر.

برای پروژه‌های داخل ایران، استاندارد ملی ۲۳۰۶۴، مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان و ضوابط محلی ملاک اصلی‌اند و استانداردهای دیگر کنار آن‌ها به کار می‌روند.

جمع‌بندی

ارت فونداسیون ساده‌ترین و ماندگارترین راه برای ساختن سیستم ارت ساختمان است، به شرطی که درست اجرا شود: حلقهٔ بسته با چشمه‌های حداکثر ۲۰ × ۲۰ متر، دست‌کم ۵ سانتی‌متر پوشش بتن، اتصال محکم به آرماتور حداکثر هر ۲ متر، انشعاب‌های کافی و آزمون و ثبت پیش از بتن‌ریزی. اگر پی آب‌بند یا عایق‌دار است، الکترود باید در خاک بیرون پی اجرا شود.

اگر نقشهٔ پی و نوع عایق‌کاری ساختمان‌تان را برای ما بفرستید، کارشناسان ما در گروه کالوت نقشهٔ همبندی ارت فونداسیون را طراحی می‌کنند و مفتول، تسمه، بست‌ها، صفحه‌های همبندی و ارت بار لازم را عرضه می‌کنند. برای طراحی سیستم ارت و همبندی، اجرای سیستم ارت یا استعلام قیمت تجهیزات، با ما تماس بگیرید.