Расчет защиты молниеотводов от прямых ударов молнии

Каждый молниеотвод имеет определенную зону защиты – часть пространства, в пределах которого с достаточной степенью надежности (99%) обеспечивается защита зданий от прямых ударов молнии. Для защиты от прямых ударов молнии здания и сооружения должны вписываться в расчетные зоны защиты соответствующих молниеотводов, определяемые графоаналитическим методом.

Зона щиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h<60 м представляет собой конус с образующей в виде ломаной линии и основанием с радиусом r=1,5h (рис.13.3).

Рис. 13.3. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м:

1 – граница зоны защиты на высоте hх; 2 –граница зоны защиты на уровне земли.

Методика расчета сводится к вычислению требуемой высоты молниеприемника h, обеспечивающего требуемую зону защиты объекта. Для этого по чертежам плана объекта устанавливают требуемый радиус защиты их на расчетной высоте защищаемого объекта hх с учетом требований минимально допустимого приближения к нему молниеотвода. Объект должен полностью вписываться в границы зоны защиты на высоте hх определенной конструктивными соображениями.

Расчетную высоту молниеотвода при предварительно установленных значениях hх и rх определяют по формулам:

при 0< hх<2/3 h , h=0,67(rx+1,85hx)

при 2/3< hх<h , h=1,34+hx

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой от 61 до 100 м по форме аналогична зоне защиты при h<60 м; в ней основанием конуса на уровне земли принимается круг радиусом r=90 (рис. 13.4).

Рис.13.4. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой от 60 до 100 м:

1- граница зоны защиты на высоте hх; 2 – граница зоны защиты на уровне земли.

Расчетная высота молниеотвода при предварительно установленных значениях hx и rx определяется по формулам:

при 0<hх<2/3 h, h=112,5 (а)

при 2/3< hх<100, h= 45 (б)

Как видно из формул (а) и (б) возможность применения одиночного молниеотвода высотой от 61 до 100 м ограничивается по допустимому радиусу защиты соответственно неравенствам:

rx<90 м и rx<45 м (в)

Таким образом, для протяженных защищаемых объектов, требуемые границы зоны защиты которых на высоте hх не отвечают условиям (в), необходимы не одиночные, а двойные стержневые или тросовые молниеотводы.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода одинаковой высоты не более 60 м при расстоянии между одиночными молниеотводами а представлена на рис..

Рис.13.5. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода:

1 – граница зоны защиты на высоте hх; 2 –граница зоны защиты на уровне земли.

Торцовые области зоны защиты определяются как зоны одиночных молниеотводолв. Очертание зоны защиты в сечении О-О, посередине расстояния между молниеотводами, определяется по правилу построения зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой hо. Ширина зоны защиты в середине молниеотводами r соответственно будет равна на уровне земли 2r, а на высоте hх составит 2 rox.При расстоянии между единичными молниеотводасми а<5 h, величина ho>0. При а>5h общее защитное действие единичных молниеотводов нарушается (h-0), и они должны рассматриваться как одиночные.

Высоту молниеотводов h при предварительно установленных значениях hо и а можно определить по формуле:

h=0,57ho+ .