Типовые расчеты молниеотводов

Тип молниеотвода (одиночный, двойной и многократный стержневой, одиночный и двойной тросовый) выбирают в зависимости от конструкции зданий и сооружений, их размеров, формы и взаимного расположения.

Рис. 29.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150м

Зона защиты молниеотвода представляет собой часть пространства, примыкающего к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Различают зоны защиты двух типов: А — со степенью надежности 99,5 % и выше; Б — со степенью надежности 95 % и выше. Для объектов сельскохозяйственного назначения, как правило, требуется зона Б.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h≤ 150м (рис. 29.1) представляет собой конус, вершина которого находится на высоте h₀ < h, а основание образует круг радиусом r_х. Для зоны типа А эти размеры определяют по формулам:

h₀ = 0,85h; r₀ = (1,1 - 0,002h)h; r_х = (1,1 - 0,002h)(h - h_x/0,85),

для зоны типа Б

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,5h; r_х = 1,5(h - h_x/0,92).

При известных значениях Нх и гх высота молниеотвода для зоны типа Б

h = (r_х+ 1,63h_x)/1,5.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой не более 150 м при расстоянии между единичными молниеотводами L изображена на рисунке 29.2. Два стержневых молниеотвода образуют слившуюся зону защиты при L < 5А. В ней величины h₀, r₀ и r_х определяют так же, как для одиночного молниеотвода, а размеры зоны посредине между стержнями рассчитывают по следующим формулам.

Для зоны типа А:

при L ≤ h

h_c = h₀ = 0,85h; r_с = r₀ = (1,1 - 0,002h)h; r_сх = r_х =
= (1,1 - 0,002h)(h - h_x/0,85);

при А < L ≤ 3h

h_с = h₀ - (0,17 + 3·10^-4h)(L - h); r_с = r₀; r_сх = r₀(h_с - h_Х)/h_С.

Для зоны типа Б:

при L ≤ 1.5h

h_с = h₀; r_cx = r_х; r_с = r₀;

при 1,5h < L< 5h

h_с = h₀ - 0,14(L - 1,5h); r_c = r₀; r_cx = r₀(h_c - h_x/h_c)-

При известных р_c, L и r_cx = 0 высота молниеотвода для зоны защиты типа Б

h = (h_с +0,14h)/1,13.

Если расстояние между стержневыми молниеотводами L > 5h, то их совместное защитное действие нарушается (h₀ = 0), поэтому их следует рассматривать как одиночные.

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ≤ 150 м при расстоянии L между опорами приведена на рисунке 29.3. Принимают, что верхняя часть зоны зашиты ограничена горизонтальной прямой, проведенной через точку максимального прогиба троса. Торцовые части зоны защиты аналогичны торцовым частям двойного стержневого молниеотвода.

Размеры зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ≤ 150 м рассчитывают по формулам:

для зоны типа А

h₀ = 0,85/h; r₀ = (1,35 - 0,0025h)h;

r_х = (1,35 - 0,0025h)(h - h_x0,85);

для зоны типа Б

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,7А; r_х = 1,7(h - h_x/0,92).

Рис. 29.2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой до 150 м:
1 — граница зоны защиты на высоте Нх; 2— граница зоны защиты на уровне земли

Рис. 29.3. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой до 150м:
1— граница зоны защиты на уровне земли; 2— граница зоны зашиты на уровне h_х

При известных h_x и r_х высота одиночного тросового молниеотвода для зоны типа Б

h = (r_x+ l,85h_x)/l,7.

Высоту опор h_оп выбирают с учетом стрелы прогиба. Для стального троса сечением 35...50 мм² стрела прогиба составляет 2м при расстоянии между опорами L< 120м и 3 м при 120м≤L≤ 150м. Высоту опор получают сложением расчетной высоты молниеотвода h и принятой стрелы прогиба. Следовательно, при L < 120 м высота опор h_оп = h + 1 м, при L = 120...150 м h_оп = h + 3 м.