Сакулин В.П., Эмиров И.Х. Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами с уклоном не

более 1:8, где равномерно поражение молнией любого их участка.

Допускается укладывать сетку под утеплителем или гидроизоляцией, при

условии, что они выполнены из несгораемых или трудносгораемых

материалов и их пробой при разряде молнии не приведет к загоранию

кровли.

Подсчет ожидаемого количества N поражений молнией в год

производится по формулам: для сосредоточенных зданий и сооружений

(дымовые трубы, вышки, башни).

10nh9N







(1)

для зданий и сооружений прямоугольной формы:

  

 

10nh7,7h6Lh6SN





(2)

где h – наибольшая высота здания или сооружения, м;

S, L – соответственно ширина и длина здания или сооружения, м;

n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км

земной поверхности

(удельная плотность ударов молнии в земле) в месте нахождения здания

или сооружения.

Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L

рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в

который может быть вписано здание или сооружение в плане.

Для произвольного пункта на территории страны удельная

плотность ударов молнии в землю n определяется исходя из

среднегодовой продолжительности гроз в часах (берется по карте

продолжительности гроз) следующим образом:

Среднегодовая

деятельность гроз, ч

10-20 20-40 40-60 60-80 80-100

100 и

более

Удельная плотность

Ударов молнии в землю n, I/

(км

2·

год)

1 2 4 5,5 7 8,5

243

ИС

. 3. З

ОНЫ

СРЕДНЕГОДОВОЙ

ГРОЗОВОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

244

2. РАСЧЕТ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ

2.1. ОДИНОЧНЫЙ СТЕРЖНЕВОЙ МОЛНИЕОТВОД

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h

представляет собой круговой конус (рис.4), вершина которого находится

на высоте h

<h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r

Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого

сооружения h

представляет собой круг радиусом r

Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой

h150 м имеют следующие габаритные размеры:

Зона А h

=0,85h; r

=(1,1-0,002 h)h;

(3)

=(1,1-0,002h)·(h-h

/0,85) (4)

Зона Б h

=0,95h; r

=1,5h; r

=1,5(h-h

/0,55) (5)

Для зоны Б при известных значениях h

и r

h=(r

+1,63h

)/1,5 (6)

ИС

. 4. З

ОНА

ЗАЩИТЫ

ОДИНОЧНОГО

СТЕРЖНЕВОГО

МОЛНИЕОТВОДА

2.2. ДВОЙНОЙ СТЕРЖНЕВОЙ МОЛНИЕОТВОД.

Зона защиты двойного стрежневого молниеотвода высотой h150

м представлена на рис. 5. Торцевые области зоны защиты определяются

как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры

которых h

, r

определяются по формулам предыдущего раздела.

Внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода

имеют следующие размеры:

Зона А: при Lh; h

; r

245

при h<L2h; h

-(0,17+3.10

-4

h)(L-h)

; r

-h

)/h

;

при 2h<L4h; h

-(0,17+3.10

-4

h)(L-h)

cxcоcx0c

h/)hh(rr;

)h2L(2,0

Irr 

















. (7)

При расстоянии между стержневыми молниеотводами L>4h для

построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

Зона Б: при Lh; h

; r

при h<L6h; h

-0,14(L-h); r

cxcоcx

h/)hh(rr 

(8)

При расстоянии между стержневыми молниеотводами L>6h для

построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях h

и L (r

=0) высота молниеотвода для зоны Б

определяется по формуле h=(h

+0,14L)/1,06.

ИС

. 5. З

ОНА

ЗАЩИТЫ

ДВОЙНОГО

СТЕРЖНЕВОГО

МОЛНИЕОТВОДА

1 -

ГРАНИЦА

ЗАЩИТЫ

НА

УРОВНЕ

; 2 –

ТО

ЖЕ

НА

УРОВНЕ

;

3 –

ТО

ЖЕ

НА

УРОВНЕ

ЗЕМЛИ

2.3. ОДИНОЧНЫЙ ТРОСОВЫЙ МОЛНИЕОТВОД

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h150 м

приведена на рис. 6, где h – высота троса в середине пролета.

246

ИС

. 6. З

ОНА

ЗАЩИТЫ

ОДИНОЧНОГО

ТРОСОВОГО

МОЛНИЕОТВОДА

С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм

при известной

высоте опор h

оп

и длине пролета а – высота троса (в метрах)

определяется: h= h

оп

-2 при а <120 м, h= h

оп

-3 при 120<а<150.

Зоны защиты имеют следующие габаритные размеры:

Зона А: h

=0,85h; r

=(1,35-0,0025h)h;

=(1,35-0,0025h)(h-h

/0,85).

Зона Б: h

=0,92h; r

=1,7(h-h

/0,92).

Для зоны Б высота одиночного тросового молниеотвода при

известных значениях h

и r

определяются по формуле:

h=(rx+1,85hx)/1,7 (9)

3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.После ознакомления с общими сведениями студенты отвечают на

контрольные вопросы, предлагаемые преподавателем.

2.Получают от преподавателя конкретное задание по расчету

молниезащиты.

3.В соответствии с назначением здания студенты определяют

необходимость выполнения молниезащиты и ее категорию, а при

использовании стержневых и тросовых молниеотводов – тип защиты

по приложению 1.

4.В зависимости от среднегодовой продолжительности гроз вместе

нахождения здания (определяется по карте, рис. 3) рассчитывается

ожидаемое количество N поражений молнией в год по формулам 1

или 2.

247

5.Студенты выбирают и обосновывают тип молниеотводов, количество

и месторасположение их.

6.Рассчитывают высоту молниеотводов, выбрав нужную формулу,

исходя из принятой системы молниезащиты и типа зоны (А или Б), и

задавшись координатными расчетными точками (мест расположения

молниеотводов, расстояния их от наиболее удаленной от них точки

здания).

7.Рассчитывать радиус защиты r

следует по размерам здания,

изображенного в плане.

8.При расчете высоты h

за расчетную точку следует принимать

наиболее высокую точку здания или наиболее удаленную от

молниеотвода, если здание невысокое и длинное.

9.Определяется графически зона защиты молниеотвода после

вычисления требуемой высоты его h.

Для проведения расчета высоты молниеотвода, радиуса защиты и

построения зоны защиты необходимо начертить в трех проекциях

здание в выбранном студентами масштабе.

10. Пользуясь приложением 2 рассчитать параметры молниезащиты на

ПЭВМ.

248

Лабораторная работа заканчивается составлением отчета по

прилагаемой ниже форме.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13

ССЛЕДОВАНИЕ

МОЛНИЕЗАЩИТЫ

ЗДАНИЙ

СООРУЖЕНИЙ

1.Фамилии и инициалы звена студентов, выполнивших работу, дата

ее выполнения.

2.Институт, специальность (специализация), курс.

3.Характеристика объекта изучения (по указанию преподавателя).

4.Расчетные формулы.

5.Результаты выполненных расчетов по определению высоты

молниеотвода.

6.Графический материал (рисунки) – выполненные в масштабе в трех

проекциях с построением зон защиты от прямых ударов молнии

объекта, предложенного преподавателем.

7.Алгоритм и программы расчета молниезащиты на ЭВМ.

8.Подпись преподавателя.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.В какой последовательности происходит разряд линейной молнии

между облаком и землей?

2.Каковы параметры молнии (напряжение, величина тока, время

действия, температура раскаленных газов главного канала молнии)?

3.Понятие о шаровой молнии. Как от нее защититься?

4.Какова избирательная поражаемость молнией, куда чаще всего она

ударяет?

5.Молниеотвод, его составные части.

6.Понятие о зоне защиты молниеотвода.

7.Какова степень надежности защиты объекта в зоне А?

8.Какова степень надежности защиты объекта в зоне Б?

9.При каких условиях возможно использовать деревья для защиты

отдельных зданий от прямых ударов молнии?

249

10. Как осуществляется защита от заноса высокого потенциала в здания,

при ударе молнии в провода воздушной линии (ВЛ), питающей их?

11. Правила поведения людей во время грозы.

12. От чего зависит количество ожидаемых поражений в год зданий и

сооружений?

13. Как определяется необходимая высота одиночного стержневого

молниеотвода?

14. Как определяется зона защиты двойного стержневого молниеотвода

одинаковой высоты?

ЛИТЕРАТУРА (43, 45, 65, 69).

250

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Данные для определения типа и категории молниезащиты

№

п/

Здания и сооружения Местоположение Тип зоны защиты при использовании

стержневых и тросовых молниеотводов

Категория

молниеза

щиты

1 2 3 4 5

Здания и сооружения или их части, помещения которых

согласно ПУЭ относятся к зонам классов В-I и В-II

На всей территории СССР Зона А

То же классов В-Iа, В-Iб, В-IIа В местностях со средней

продолжительностью гроз 10 ч в

год и более

При ожидаемом количестве поражений

молнией в год здания или сооружения

N >1 – зона А; при N  1 – зона Б

Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону

класса В-Iг

На всей территории СССР Зона Б II

Здания и сооружения или их части, помещения которых

согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-Iа, П-IIа

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч в

год и более

Для здания и сооружений I и II степени

огнестойкости при 0,1<N2 и для III-V

степеней огнестойкости при 0,02<N2

– зона Б, при N>2 – зона А

III

Расположенные в сельской местности небольшие

строения III-V степеней огнестойкости, помещения

которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-

II, П-IIа

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч в

год и более при N<0,02

III

(п. 2.30)

Наружные установки и открытые склады, создающие

согласно ПУЭ зону классов П-III

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч в

год и более

При 0,1<N2 – зона Б, при N>2 - зона А

III

Здания и сооружения III, IIIа, IIIб, IV, V степеней

огнестойкости, в которых отсутствуют помещения,

относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных

классов

То же При 0,1<N2 – зона Б, при N>2 – зона

III

Здания и сооружения из легких металлических

конструкций со сгораемым утеплителем (IVа степени

огнестойкости), в которых отсутствуют помещения,

относимые по ПУЭ к зонам взрыво- пожароопасных

классов

В местностях со средней

продолжительностью гроз 10 ч в

год и более

При 0,02<N2 – зона Б, при N>2 – зона

9 Небольшие строения III- IV – степеней огнестойкости,

расположенные в сельской местности, в которых

отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч в

год и более для III, IIIа, IIIб, IV, V

III

(п. 2.30)

251

взрыво- пожароопасных классов степеней огнестойкости при

N<0,1, для IVа степеней

огнестойкости при N<0,02

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРИЛ. 1

1 2 3 4 5

Здания вычислительных центров, в том числе

расположенные в городской застройке

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч

в год и более

Зона Б

Животноводческие и птицеводческие здания и

сооружения III- IV – степеней огнестойкости: для

крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более,

для овец на 500 голов и более, для птицы на 1000

голов и более, для лошадей на 40 голов и более

В местностях со средней

продолжительностью гроз 40 ч

в год и более

Зона Б

III

Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных,

башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более

В местностях со средней

продолжительностью гроз 10 ч

в год и более

III

(п. 2.31)

Жилые и общественные здания, высота которых более

чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих

зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие

здания высотой более 30 м, удаленные от других

зданий более чем на 400 м

В местностях со средней

продолжительностью гроз 20 ч

в год и более

Зона Б

III

Отдельно стоящие жилые и общественные здания в

сельской местности высотой более 30 м

То же Зона Б

III

Общественные здания III - V – степеней огнестойкости

следующего назначения: детские дошкольные

учреждения, школы и школы-интернаты, стационары

лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые

учреждений здравоохранения и отдыха, культурно-

просветительные и зрелищные учреждения,

административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели

и кемпинги

То же Зона Б

III

Открытые зрелищные учреждения (зрительные залы

открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и

т.п.)

То же Зона Б

III

Здания и сооружения, являющиеся памятниками

истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски

и т.п.)

То же Зона Б

III

252