Первый этап

Проектирование молниезащиты необходимо осуществить для производственного здания, имеющего прямоугольную форму и размеры 60x18x9 м. Здание расположено в Московской области.

Как известно, основным средством молниезащиты служит молниеотвод, состоящий из молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя (на практике металлическая мачта или ферма здания представляют собой молниеприемник, опора и токоотвод одновременно). По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и сетчатые, состоящие из продольных и поперечных горизонтальных электродов, которые соединены в местах пересечений. Чаще применяют стержневые молниеотводы, устанавливаемые на защищаемом здании или вне его на отдельных мачтах. Каждый молниеотвод имеет определенную зону защиты или пространство, внутри которого здание защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения. Наименьшей и постоянной надежностью обладает поверхность зоны защиты; в глубине зоны защиты надежность выше, чем на ее поверхности.

Второй этап

1. Находим по таблице 1 [9] категорию по молниезащите объекта и тип зоны защиты в зависимости от назначения здания, его местонахождения и среднегодовой продолжительности гроз n_ч в этой местности: n_ч = 20 ч/год.

2. При использовании стержневых и тросовых молниеотводов еще учитывают ожидаемое количество N поражений молнией объекта в год по формуле (для зданий и сооружений прямоугольной формы):

N=[(S+6h)(L+6h) - 7.7h²]*n*10^-6;

где h - наибольшая высота здания, м; S,L - ширина и длина здания, м; n -среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности (по [4] определяем n = 2), тогда

N =[(18+6*9)(60+6*9) - 7.7*9²)*4*10^-6=0,3

Категория молниезащиты - I и тип зоны защиты - зона A.

По найденной категории молниезащиты объекта определяем требования по ее устройству:

• здания и сооружения данной категории по молниезащите должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее проявлений и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические конструкции;

• наружные установки данной категории по молниезащите должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлениях молнии.

• Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть проложены к заземлителям не реже чем через 25 м по периметру здания.

3. В качестве средства защиты от прямых ударов молнии выбираем стержневой молниеотвод, установленный на объекте. По РД [9] требуется, чтобы молниеотводы устанавливались не реже, чем через 25м по периметру здания, следовательно, нужное число молниеотводов:

N_мо=(S*2+L*2)/25 = (18*2+60*2)/25 = 6,24 ≈ 7.

4. Выполним расчет зоны защиты многократного стержневого молниеотвода. Ее габаритные размеры: hо= 0,85*h;

где h - высота молниеотвода (в первом приближении принимаем h=h_х+(5..7)м, h_х = 9м) h=9 + 5 = 14м;

hо = 0,85* 14 = 12,75 м;

h₀ = 1,5h = 1,5*12,75= 19,125 м; r_с = r₀;

r_х = 1,5*(h - h_х/0,92) = 1,5*(14-9/0,82) = 12.08, м;

h_с = hо – 0,14(L - h), где L - расстояние между молниеотводами;

r_cx = r₀ * (h_c – h_x)/h_c

по длине (при зоне типа A, когда h<L 4h):

_hс = h – (0,17+3*10*h)(L-h)= 15-(0.17+3*10*15)(25-15)=13.26 м;

r_сх = 19,32*(12,04-9)/12,04 = 4,87 м; по ширине (при зоне типа Б, когда L h: 18<20):

h_c =12,88-0,14*(18-14)=12,32 м;

r_сх = 19,32*(12,32 - 9)/ 12,32 = 5,2 м;

по диагонали

h_с = 12,88 - 0,14*(26,9 - 14) = 11,07м;

r_сх = 19,32*(11,07 - 9)/ 12,32 = 3,61 м;

Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой h_х с надежностью, соответствующей зоне типа Б, является выполнение неравенства r_сх > 0 для всех попарно взятых молниеотводов. Так как, в нашем случае это условие выполнено, то расчет зоны защиты закончен.