IV. Молниезащита строительных объектов

1. Общие положения

Вопросы образования атмосферного электричества, образо­вания разряда и величины его электрических параметров рас­сматриваются в специальной литературе. Здесь лишь отметил!, что вследствие скоротечности разряда (0,1—2 сек) и большого напряжения, возникающего в момент разряда, сила тока в канале молнии может достигать 200000 а, а температура до 10000° С. В результате линейного разряда (прямого удара молнии) про­исходят разрушения сооружений и оборудования, воспламене­ние горючих веществ и поражение людей и животных. Действию молнии наиболее подвержены отдельно стоящие и высокие со­оружения и здания.

Кроме первичного проявления атмосферного электричества различают вторичные проявления прямого удара. При возникно­вении разряда атмосферного электричества в результате элект­ромагнитной и электростатической индукции возникает электро­движущая сила и, следовательно, разность потенциалов на ме­таллических конструкциях, оборудовании, трубах, проводах и пр., находящихся в помещениях или вблизи них, не подвергшихся прямому удару молнии. При достижении значительной разности потенциалов между этими металлическими частями возможен искровой разряд через воздушный промежуток в несколько см, что совершенно недопустимо при наличии взрывоопасных тех­нологических процессов.

Временными указаниями по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений (СН 305—65) в зависимо­сти от категории молниезащиты предусматривается защита от прямого удара молнии и от вторичных проявлений атмосферно­го электричества (за исключением сооружений III категории).

Под молниезащитой подразумевают комплекс защитных ме­роприятий от действия молнии и ее вторичных проявлений, обес­печивающих безопасность людей и животных, сохранность зда­ний и сооружений, оборудования и материалов от взрывов, за­гораний и разрушений. Все здания и сооружения, подлежащие молниезащите, в соответствии с СН 305—65 подразделяют на три категории в зависимости от степени взрывоопасности, значи­мости и технологических особенностей объекта.

К первой категории относятся здания и сооружения классов B-I и B-II по ПУЭ с производствами, связанными с обработкой и хранением горючих газов и жидкостей, а также при наличии пыли и волокон, способных образовывать с воздухом взрыво­опасные смеси. Взрыв в таких помещениях сопровождается зна­чительными разрушениями и человеческими жертвами. Молниезащита таких помещений выполняется независимо от места рас­положения здания или сооружения на территории СССР, причем предусматривается защита как от прямых ударов, так и от вто­ричных проявлений молнии. По СНиП II-М.2-62 к этой катего­рии относят производства, относимые по пожароопасности к ка­тегории А.

Ко второй категории относятся здания и сооружения классов В-Ia, В-16 и В-На по ПУЭ и категории Б по СНиП II-М.2-62. В этих производственных зданиях взрывоопасные смеси горючих газов, паров и пыли с воздухом при нормальной эксплуата­ции не имеют места и могут образоваться лишь в результате аварии или неисправностей. Защита от прямого удара молнии и от вторичных проявлений атмосферного электричества в этих зданиях и сооружениях осуществляется в местностях на терри­тории СССР со средней грозовой деятельностью 10 и более гро­зовых часов в год.

К третьей категории молниезащиты относятся:

а) производственные здания и сооружения классов П-I, П-IIа и П-III по ПУЭ и категории В, Г и Д по СНиП II-М.2-62, распо­ложенные южнее 65-й параллели со средней грозовой дея­тельностью 20 и более грозовых часов в год и при ожидае­мом количестве поражений молнией сооружений в год не ме­нее 0,05;

б) наружные емкости всех типов с взрыво- и пожароопасны­ми жидкостями и газами емкостью более 100 м³ и все типы вер­тикальных наружных труб высотой 15 - 30 м от поверхности земли в местностях южнее 65-й параллели со средней грозовой деятельностью 20 и более грозовых часов в год;

в) все типы вертикальных труб промышленных предприятий высотой более 30 м от поверхности земли независимо от распо­ложения на территории СССР;

г) жилые и общественные здания, возвышающиеся над уров­нем общего жилого массива на 25 м и отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от массива жилых зданий более чем на 100 м;

д) здания пионерских лагерей, санаториев, домов отдыха (и по аналогии другие здания с большим количеством людей);

е) архитектурные и исторические памятники, защищаемые независимо от места расположения на территории СССР;

ж) сельскохозяйственные здания и сооружения, в том числе зернохранилища, элеваторы, водонапорные и силосные башни и пожарные вышки высотой более 15 м, а также коровники и ко­нюшни с большим количеством голов скота.

По пунктам «г» и «д» молниезащита осуществляется в мест­ностях на территории СССР южнее 65-й параллели со среднегрозовой деятельностью 20 и более грозовых часов в год, а по пункту «ж» — в областях с повышенной грозовой деятельностью (см. СН 305—65, приложение 1).

Здания и сооружения третьей категории защищают только от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов по про­водам и другим токопроводящим коммуникациям, вводимым в здания и сооружения.

Среднегодовую продолжительность гроз определяют по соот­ветствующим картам или на основании данных соответствующей метеорологической станции.

Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооружений, не оборудованных молниезащитой, определяют по формуле

где S — ширина защищаемого здания в м;

L — длина защищаемого здания в м;

r — величина, равная 1,5h_x, где h_x — высота здания по его боковым сторонам;

n — среднее число поражения молнией 1 км² земной по­верхности в год, зависящее от интенсивности грозовой деятельности и принимаемое при грозовой деятельно­сти в грозо-часах в год:

20—40 грозо-часов — 2,5 поражения в год;

40—60 грозо-часов — 3,8 поражения в год;

60—80 грозо-часов — 5 поражений в год;

80—100 грозо-часов — 6,3 поражения в год;

более 100 грозо-часов — 7,5 поражения в год.

Из приведенной характеристики объектов, отнесенных к III категории молниезащиты, следует, что в процессе строительства зданий и сооружений молниезащите подлежат все постройки башенного типа: водонапорные башни, радио- и телевизионные вышки, градирни, возвышающиеся опоры мостов и других соо­ружений, опоры линий электропередачи и прожекторные вышки, а также металлические леса и возвышающиеся над уровнем за­стройки строительные машины и устройства, например башен­ные и козловые краны, монтажные мачты и башни и пр.

Если каркас зданий и сооружений металлический и элементы каркаса электрически связаны между собой, то этот каркас мо­жет быть использован в качестве молниеприемника и токоотвода. При наличии электрозащиты кранов (заземление) зазем­ляющие устройства электрозащиты могут быть использованы в качестве заземляющих устройств молниезащпты. Во всех случа­ях, когда то или иное здание или сооружение подлежит молние­защите по СН 305—65, проект молниезащиты должен являться составной частью проекта здания или сооружения. При этом объем предусмотренных проектом молниезащитных мероприя­тий, вид молниеприемников и конструктивные особенности эле­ментов молниезащиты принимаются по СН 305—65 в соответствии с категорией молниезащиты, к которой относится защищае­мое здание или сооружение.

Молниезащитные устройства должны выполняться в процес­се строительства здания или сооружения в соответствии с ком­плексным графиком производства строительно-монтажных работ.

Осуществлять молниезащитные устройства после завершения основных работ по сооружению объекта допускается только на реконструируемых и дооборудываемых объектах.

Следует иметь в виду, что при строительстве зданий и соору­жений для последующего размещения в них производств, отно­симых по классификации к I и II категории молниезащиты, вы­полнение всего комплекса относительно сложных молниезащитных устройств может быть затруднено, порой практически невозможно, экономически нецелесообразно и не вызывается не­обходимостью. Так, при строительстве зданий и сооружений для размещения производств, относимых к I и II категории, необхо­димо учитывать, что в процессе возведения этих зданий и соору­жений в них отсутствуют взрывоопасные вещества, т. е. те приз­наки, по которым они были отнесены к этим категориям. Прак­тически строительные объекты, за исключением складов горюче­смазочных материалов и взрывчатых веществ, по степени пожароопасности относятся к категориям В, Г и Д, а следовательно, в период строительства могут быть отнесены к III категории молниезащиты. Наружные емкости всех типов с горючими газа­ми и жидкостями емкостью до 100 м³ также относятся к III ка­тегории. Следовательно, в процессе строительства этих зданий и сооружений необходимо выполнить комплекс молниезащитных мероприятий в соответствии с III категорией молниезащиты. Дополнительный комплекс молниезащитных устройств для при­ведения в соответствие с проектом молниезащиты для I или II категории может быть в этих зданиях и сооружениях осуществ­лен после завершения основных строительно-монтажных работ.