5.1. Зона защиты стержневых молниеотводов

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (рис. 16 и 17) представляет собой в вертикальном сечении конус с образующей в виде ломаной линии. Построение зоны защиты для молниеотвода высотой h<60 м (рис. 16) производится следующим образом. От основания молниеотвода в противоположные стороны откладываются два отрезка СА' и СВ', равные 0,75h, концы полученных точек А' и В' соединяют с вершиной О молниеотвода. Далее на молниеотводе на высоте 0,8h находится точка О', которая соединяется прямой линией с концами

отрезков СВ и СА, равных l,5h.

Рис. 17. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой более 60 м Рис. 16. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м

Ломаная BDO и является образующей зоны защиты для определения величины радиуса защиты гх, м, на любой высоте hx зоны защиты используют формулы:

Решая приведенные выше формулы относительно h, можно при известных (заданных) значениях гх и hx получить величину оптимальной высоты молниеотвода: Для молниеотводов высотой более 60 м и до 100 м включительно зона защиты определяется исходя из лимитированной величины основания конуса на уровне земли г = 90 м (рис. 125). При этом радиус защиты на высоте hx определяется из соотношений: 5.2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода Зона защиты двойного стержневого молниеотвода (при расположении двух одинаковых молниеприемников на одном уровне и на определенном расстоянии друг от друга) показана на рис. 18а. Определение очертаний торцевых частей зоны выполняется по расчетным формулам, используемым для построения зоны защиты одиночного молниеотвода. Расчет предусматривает следующие обязательные условия: высота молниеотвода не должна превышать 60 м, молниеотвод рассматривается как двойной только при соотношении L/h <5. Рис. 18. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода: а — при расположении молниеприемников на одном уровне; б — при расположении молниеприемников на разных уровнях Верхняя граница зоны защиты представляет собой дугу окружности радиуса R, соединяющую вершины молниеотводов и точку, расположенную на перпендикуляре, идущем из середины расстояния между молниеотводами на высоте h0. Величина h0, в метрах, вычисляется по эмпирической формуле: Радиус окружности R, дуга которой описывает верхнюю границу зоны, соответственно определяется из выражения: В тех случаях, когда величины h0 и L известны, оптимальную высоту молниеотводов, находят по формуле: При этом в вышеприведенной формуле значение h0 соответствует значению, вычисленному исходя из необходимой (требуемой) ширины зоны защиты, величина которой определяется высотой защищаемого сооружения и его размерами в плоскости, перпендикулярной оси молниеотводов. Ширина зоны защиты bх, м, на уровне hx вычисляется по формулам: Решая приведенные выше выражения относительно h0, получаем соответственно: 1,5 Зона защиты двойного стержневого молниеотвода (при расположении молниеприемников на разных уровнях) показана на рис. 18б. Принцип построения зоны защиты данного типа молниеотвода сводится к следующему: вначале строится зона защиты молниеотвода большей высоты и торцевая часть зоны защиты второго молниеотвода. Далее от вершины молниеотвода меньшей высоты проводится горизонтальная линия до пересечения с образующей зоны защиты молниеотвода большей высоты. Полученная точка пересечения условно принимается за вершину фиктивного молниеотвода, высота которого соответствует высоте меньшего молниеотвода. Дальнейший ход расчета и построения зоны защиты аналогичен описанному выше для двух молниеотводов одинаковой высоты. Для определения внешних границ зоны защиты многократных молниеотводов используются те же приемы, что и для одиночного или двойного стержневых молниеотводов. При этом для расчета и построения внешних очертаний зоны молниеотводы берут попарно в определенной последовательности (например, для четырехкратного молниеотвода: 1—2, 2—3, 3—4, 4—1). При применении четырехкратного и более стержневого молниеотвода необходимо выполнение дополнительных условий, а именно:

1. для зданий и сооружений I и II категорий следует принимать h0 >hx для попарно взятых молниеотводов по диагоналям многоугольника, образованного единичными молниеотводами;

2. для зданий и сооружений III категории допускается D<5ha (D — длина диагонали многоугольника, составленного единичными молниеотводами).

Для молниеотводов высотой более 30 м величина D должна быть уменьшена путем введения коэффициента р.