4.4. Определение координат профиля равноустоичивого откоса в песчаных грунтах по методике проф. Н.Н. Маслова

Для общего случая нагруженной бермы (действующая по краю нагрузка больше нуля):

, где , .

Для частного случая ненагруженной бермы (действующая по краю нагрузка равна нулю):

, где , .

Наблюдения за откосами выемок показывают, что естественные откосы береговой линии рек и других водо­емов имеют криволинейный профиль, который надолго сохраняет свою устойчивость. СНиП 12-04.2002 регламентирует разработку выемок глубиной не свыше 5 м с плоскими откосами. Устойчивость откоса такого профиля понижается с увеличением глубины выемки. Поэтому СНиП 12-04.2002 до­пускает применение плоских откосов с существенными дополнительными ограничениями на гидрологические условия (отсутствие переувлажнения, напластования слоев) и пригрузку бермы выемки в пределах призмы обру­шения.

Исходные данные: Требуется рассчитать профиль равноустойчивого от­коса выемки, свободного от дополнительной пригрузки бермы, глубиной 9 м, разрабатываемой в песчаных грунтах с характеристиками: плотностью массы = 2 т/м³, удельным сцеплением с = 20 кПа, углом внутреннего трения . Для упрощения вычислений расчет ведут по программе, задаваемой формой табл.

Решение: 1. Выбираем шесть расчетных слоев, задаваясь их вертикальной координатой .

Для каждого слоя вычисляем по формулам расчетные координаты профиля, которые заносим в табл.

По данным вычислений строим профиль равноустойчивого отко­са, откуда следует, что равноустойчивый откос имеет криво­линейную форму и переменную крутизну. Крутизна профиля понижается от 1:0,36 (1-ый слой) у поверхности, до 1 : 1,08 (6-ой слой) у основания вы­емки.

Вычисление профиля равноустоичивого откоса по методике проф. Н.Н. Маслова

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	1	2	0,53	0,56	1,78	10,6	30,6	0,65	-0,43	2	0,36	70
2	2	4	0,53	1,12	1,78	21,2	41,2	0,48	-0,73	6,6	1,18	51
3	3	6	0,53	1,68	1,78	31,8	51,8	0,38	-0,96	12,6	2,26	43
4	5	10	0,53	2,81	1,78	53,0	73,0	0,27	-1,31	26,8	4,82	38
5	7	14	0,53	3,93	1,78	74,2	94,2	0,21	-1,56	43,0	7,74	34
6	9	18	0,53	5,06	1,78	95,4	115,4	0,17	-1,77	60,0	10,8	32

1. Номер слоя. 6. , м³/т 11., кПа

2. ,м 7. А, кПа 12.,м

3. , т/м²8. (А+с), кПа 13., град

4. 9.

5. , т/м²10.

Профиль равноустойчивого откоса

2.26 1.18 0.36

4.5. Молниезащита зданий

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод — устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотвод состоит из следующих элементов: молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя. Однако на практике они могут образовывать единую конструкцию, например металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и сетки, состоящие из продольных и поперечных горизонтальных электродов, соединенных в местах пересечений. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие, так и установленные на объекте; молниеприемные сетки укладываются на неметаллическую кровлю защищаемых зданий и сооружений. Однако укладка сеток рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка. При больших уклонах крыши наиболее вероятны удары молнии вблизи ее конька, и в этих случаях укладка сетки по всей поверхности кровли приведет к неоправданным затратам металла; более экономична установка стержневых или тросовых молниеприемников, в зону защиты которых входит весь объект. По этой причине укладка молниеприемной сетки допускается на неметаллических кровлях с уклоном не более 1:8. Иногда укладка сетки поверх кровли неудобна из-за ее конструктивных элементов (например, волнистой поверхности покрытия). В этих случаях 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 (п. 2.11. РД 34.21.122-87).

Методика расчета молниезащиты зданий.

1. Зная технологический процесс, размещенный в здании, в соот­ветствии с ПУЭ определяется, относится ли данное производство к взрыво­опасным или пожароопасным.

Зданиям жилым, общественным, животноводческим, дымовым трубам устанавливается категория устройства молниезащиты I; II; III.

2. По карте среднегодовой продолжительности гроз в часах (РД 34.21.122-87) известно, что для:

северных районов России средняя продолжительность гроз в год со­ставляет 10-20 часов;

Средней полосы Росси – 20-40 часов;

Южных районов России – 40-60 часов;

3. Рассчитываем ожидаемое количество N поражений молнией в год здания, расположенного в заданном районе и не оборудованного уст­ройством молниезащиты.

N = (S + 6h)(L + 6h)n10^-6 , (при N<1 – зона Б, при N>1 – зона А.)

где S , L - ширина и длина защищаемого здания, м;

h - наибольшая высота здания, м;

п - среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхно­сти в месте расположения здания принимается в соответствии с табл. А.

Таблица А

Интенсивность грозовой деятель­ности в часах в год	Среднегодовое число ударов мол­нии в 1 км' земной поверхности, п
10-20	1
20-40	3
40-60	6
60-80	9
80 и более	12

3. На основании табл. РД 34.21.122-87 устанавливается категория устройства молниезащиты здания: I, II, III.

Исходя из габаритов здания, конструкции кровли здания выби­рается тип молниеприемника: металлическая сетка, одиночный стержневой молниеотвод, тросовый молниеотвод.

Зная категорию молниезащиты здания определяется допусти­мая величина сопротивления заземляющего устройства.

Задаемся видом грунта и определяем его удельное электриче­ское сопротивление р-Ом-м по табл. 7.1, затем производим расчет импульсного сопротивления заземляющего устройства и сравниваем его с допус­каемой величиной импульсного сопротивления.

Исходные данные:Рассчитать молниезащиту для реакторного отделения АЭС

Местоположение – Воронежская область; высота здания – 79,0 м; ширина - 42 м;

длина - 72 м; кровля куполообразная, грунт по периметру здания: песок с р=400-700 Ом-м.

Расчет:

Здание относится по ПУЭ к пожароопасным производствам разряда П-И.

Для Вороннежской области продолжительность гроз в году находится в пределах 20-40 часов. Прини­маем 40 часов в год.

Рассчитываем ожидаемое количество N поражений молнией в год здания, не оборудованного молниезащитой

N = (S + 6h)(L + 6h)n10^-6

где S , L - ширина и длина защищаемого здания, м;

h - наибольшая высота здания, м;

п - среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхно­сти в месте расположения здания принимается в соответствии с табл.7.11.

Принимаем п=3

N = (72 + 6х79)(96 + 6х79)х3хl0^-6 =0,934 поражений.

Зону защиты типа Б.

Так как проектируемое здание промышленное и относится ко II категории, то молниезащита выполняется путем наложения молниеприемной сетки на неметаллическую кровлю.

Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6-8мм и уложена непосредственно на кровлю или под слой негорючих утеплителей или гидроизоляции (керамзит, минеральная вата, пенобетон и т.п.). Сетка должна иметь ячейки площадью не более 36 м², т.е. 6x6м. Узлы сетки соединяются при помощи сварки. Металличе­ские элементы кровли должны быть соединены с молниезащитной сеткой. Сетка должна быть соединена тоководами с заземляющим устройством. Тоководы выполняются из проволоки диаметром не менее 6 мм или из мeталлической полосы сечением не менее 48 мм². Сетка через каждые 25 мет­ров периметра здания соединяется с заземляющим устройством при помо­щи тоководов. В зависимости от удельного сопротивления грунта величина импульсного сопротивления заземляющего устройства должна находиться в пределах 10-40 Ом.

Купол реакторного отделения защищает молниезащитная сетка, состоящая из 20 продольных и 20 поперечных стержней с шагом 6х6м.