Характеристики интенсивности грозовой деятельности

И ГРОЗОПОРАЖАЕМОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Среднегодовая продолжительность гроз в часах в произвольном пункте на территории СССР определяется по карте (рис. 3), или по утвержденным для некоторых областей СССР региональным картам продолжительности гроз, или по средним многолетним (порядка 10 лет) данным метеостанции, ближайшей от места нахождения здания или сооружения.

Подсчет ожидаемого количества N поражений молнией в год производится по формулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни)

N =9 π h ² n * 10^-6;

для зданий и сооружений прямоугольной формы

 

N = [(S + 6 h)(L + 6 h) – 7,7 h ² ] n * 10^-6;

 

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 землю) 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 СССР удельная плотность ударов молнии в землю n определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах следующим образом:

 

Рис. 3. Карта средней за год продолжительности гроз в часах для территории СССР

 

 

Среднегодовая продолжительность гроз, ч	Удельная плотность ударов молнии в землю n, 1/(км ^2 ×год)
10 — 20	1
20 — 40	2
40 — 60	4
60 — 80	5,5
80 — 100	7
100 и более	8,5

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ

1. Одиночный стержневой молниеотвод.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рис. П3.1), вершина которого находится на высоте h₀<h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_x представляет собой круг радиусом r_x.

1.1. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой h£150 м имеют следующие габаритные размеры.

Зона A: h₀ = 0,85h,

r₀ = (1,1 — 0,002h)h,

r_x = (1,1 — 0,002h)(h — h_x/0,85).

Зона Б: h₀ = 0,92h;

r₀ = 1,5h;

r_x =1,5(h — h_x/0,92).

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях h и может быть определена по формуле

h = (r_x + 1,63 h_x)/1,5

Рис. П3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

I — граница зоны защиты на уровне h_x, 2 -то же на уровне земли

 

1.2. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высоток 150 < h < 600 м имеют следующие габаритные размеры.

 

Зона А:

 

 

2. Двойной стержневой молниеотвод.

2.1. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h£150 м представлена на рис. П3.2. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых h₀, r₀, r_x1, r_x2 определяются по формулам п. 1.1 настоящего приложения для обоих типов зон защиты.

 

 

Рис. П3.2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода:

1 — граница зоны защиты на уровне h_x1; 2 -то же на уровне h_x2,

3 -то же на уровне земли

 

Внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

 

Зона А:

при L £ h

h_c = h₀ – (0,17 + 3*10^-4h)(L-h);

r_c = r₀;

r_cx=r₀ (h_c-h_x)/h_c;

при 2h < L £ 4h

h_c=h₀ – (0,17 + 3*10_-4h)(L-h);

 

r_cx = r_c (h_c-h_x)/h_c;

При расстоянии между стержневыми молниеотводами L > 4h для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

 

Зона Б:

при L £ h

h_c = h₀;

r_c = r₀;

r_cx = r_x;

при h < L £ 6h

h_c= h₀ – 0,14 (L-h);

r_c = r₀;

r_cx = r₀ (h_c – h_x)/h_с;

При расстоянии между стрежневыми молниеотводами L > 6h для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях h_c и L (при r_cx = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по формуле

 

h = (h_c + 0,14 L) / l,06

2.2. Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты h₁, и h₂ £ 150 м приведена на рис. ПЗ.З. Габаритные размеры торцевых областей зон защиты h₀₁, h₀₂, r₀₁, r₀₂, r_x1, r_x2 определяются по формулам п. 1.1, как для зон защиты обоих типов одиночного стержневого молниеотвода. Габаритные размеры внутренней области зоны защиты определяются по формулам:

h_c = (h_c1 + h_c2)/2;

r_c = (r₀ + r₀₂)/2;

r_cx = r_c (h_c – h_x)/h_c;

где значения h_c1 и h_c2 вычисляются по формулам для h_c п. 2.1 настоящего приложения.

Для двух молниеотводов разной высоты построение зоны А двойного стержневого молниеотвода выполняется при L £ 4h_min, а зоны Б — при L £ 6h_min. При соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные.

 

Рис. ПЗ.З Зона зашиты двух стержневых молниеотводов разной высоты. Обозначения те же, что и на рис. П3.1

 

3. Многократный стержневой молниеотвод.

Зона защиты многократного стержневого молниеотвода (рис. П3.4) определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов высотой h £ 150 м (см. пп. 2.1, 2.2 настоящего приложения).

 

Рис. П3.4. Зона защиты (в плане) многократного стержневого молниеотвода. Обозначения те же, что и на рис. П3.1

 

Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой h_x с надежностью, соответствующей надежности зоны А и зоны Б, является выполнение неравенства r_cx > 0 для всех попарно взятых молниеотводов. В противном случае построение зон защиты должно быть выполнено для одиночных или двойных стержневых молниеотводов в зависимости от выполнения условий п. 2 настоящего приложения.

 

4. Одиночный тросовый молниеотвод.

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h£150 м приведена на рис. П3.5, где h — высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35—50 мм² 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< 15Ом.

 

Рис. П3.5. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода. Обозначения те же, что и на рис. П3.1

 

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

Зона А:

h₀ = 0,85h;

r₀ = (1,35 – 0,0025h) h;

r_x = (1,35 – 0,0025h)(h – h_x/0,85);

Зона Б:

h₀ = 0,92h;

r₀ = 1,7h;

r_x = 1,7(h – h_x/0,92)

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях h_x и r_x определяется по формуле

h= (r_x + 1,85h_x)/1,7

5. Двойной тросовый молниеотвод.

5.1. Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой h£150 м приведена на рис. П3.6. Размеры r₀, h₀, r_x для зон защиты А и Б определяются по соответствующим формулам п. 4 настоящего приложения. Остальные размеры зон определяются следующим образом.

 

 

Рис. ПЗ.6. Зона защиты двойного тросового молниеотвода. Обозначения те же, 410 и на рис. П3.2

 

 

 

При расстоянии между тросовыми молниеотводами L > 4h для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

 

При расстоянии между тросовыми молниеотводами L > 6h для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные. При известных значениях h_c и L (при r_cx = 0) высота тросового молниеотвода для зоны Б определяется по формуле

h = (h_c + 0,12L) /1,06

Рис. П3.7. Зона защиты двух тросовых молниеотводов разной высоты

 

5.2. Зона защиты двух тросов разной высоты h₁ и h₂ приведена на рис. П3.7. Значения r₀₁, r₀₂, h₀₁, h₀₂, r_x1, r_x2 определяются по формулам п. 4 настоящего приложения как для одиночного тросового молниеотвода. Для определения размеров r_c и h_с используются формулы:

r_c = (r₀₁ + r₀₂)/2;

h_c = (h_c1 – h_c2)/2

где h_c1 и h_c2 вычисляются по формулам для h_c П.5.1 настоящего приложения.

Далее по формулам того же п. 4 вычисляются r’_x1, r’_x2, r’_cx

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПОСОБИЕ К "ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ"

(РД34.21.122-87)

Настоящее пособие ставит задачей пояснить и конкретизировать основные положения РД 3421.122-87, а также ознакомить специалистов, занятых разработкой и проектированием молниезащиты различных объектов, с существующими представлениями о развитии молнии и ее параметрах, определяющих опасные воздействия на человека и материальные ценности. Приводятся примеры исполнения молниезащиты зданий и сооружений различных категорий в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.