Практикум БЖД. Практикум БЖД 772. Практикум по безопасности жизнедеятельности С. А. Бережной, Ю. И. Седов, Н. С. Любимова и др. Под ред. С. А. Бережного. Тверь

Название	Практикум по безопасности жизнедеятельности С. А. Бережной, Ю. И. Седов, Н. С. Любимова и др. Под ред. С. А. Бережного. Тверь
Анкор	Практикум БЖД
Дата	11.11.2022
Размер	5.26 Mb.
Формат файла
Имя файла	Практикум БЖД 772.doc
Тип	Практикум #782543
страница	19 из 25

1 ... 15 16 17 18 19 20 21 22 ... 25

8.1. Методика проектирования

Проектирование молниезащиты зданий и сооружений реализуется в три этапа. На первом (подготовительном) этапе собирают следующие сведения о защищаемом объекте (здание, сооружение, наружная установка или склад): назначение (производственное, сельскохозяйственное, общественное, жилое, зрелищное или памятник истории, архитекторы и культуры); размер (длина, ширина, высота и конфигурация); местонахождение; наличие помещений, которые согласно ПУЭ [15] относятся к зонам классов по взрыво- или пожароопасности; степень его огнестойкости по СНиП 2.01.02-85: тип кровли (металлическая или неметаллическая) и ее уклон; тип его фундамента (железобетонный, металлический или бетонный) и влажность грунта у фундамента; ввод электропитания (кабельный или ЛЭП).

На втором этапе определяют категорию по молниезащите конкретного объекта, соответствующие требования по ее устройству и вычисляют зоны защиты стержневых или тросовых молниеотводов. Его выполняют в следующей последовательности.

1. Находят по табл. 8.1 категории по молниезащите объекта и тип зоны защиты в зависимости от назначения здания или сооружения, его местонахождения и среднегодовой продолжительности гроз nч, ч . в этой местности. При использовании стержневых и тросовых молниеотводов еще учитывают ожидаемое количество N поражений молнией объекта в год. Значение N вычисляют по формулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы,

вышки, башни)

(8.1)

для зданий и сооружений прямоугольной формы

(8.2)

где h - наибольшая высота здания или сооружения, м;

S, L - соответственно ширина и длина здания или сооружения, м (для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L рассматривается ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане); n -

- 98 -

Таблица 8.1. Категории молниезащиты объектов в зависимости от их назначения и местоположения (извлечение из РД 34.21.122-87 [19])

N		Местона	Тип зоны	Кате
пп		хождения	защиты	гория
			при испо	молни
	Здания и сооружения		льзовании	еза
			стержневых	щиты
			и тросовых
			молние-
			отводов
1	2	3	4	5
1	Здания и сооружения или их части,	На	Зона А	I
	помещения которых согласно ПУЭ от	всей
	носятся к зонам классов B-I и B-II	террито
		рии РФ
2	То же классов B-Ia, B-Iб и В-IIа	В мест-	При N>1 -	II
		ностях с	зона А;
		nч = 10ч	при N1
		в год и	зона Б
		более
3	Наружные установки, создающие сог	На	Зона Б	II
	ласно ПУЭ зону класса В-Iг	всей
		террито
		рии РФ
4	Здания ВЦ, в том числе расположен	В мест-	Зона Б	II
	ные в городской застройке	ностях с
		nч = 20ч
		в год и
		более
5	Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к классам П-I,П-II и П-IIa	В мест-ностях с nч = 20ч	Для I и II степеней огнестой	III
		в год и	кости при
		более	0.1
			и для
			III...V
			степеней
			огнестой
			кости при
			0.022-
			зона Б,
			при N > 2-
			зона А
6	Наружные установки и открытые склады, создающие согласно ПУЭ	В мест-ностях с	При 0,1	III
	зону классов П-III	nч = 20ч	зона Б;
		в год и	при N>2 -
		более	зона A
7	Здания и сооружения III,IIIa.IIIб.	То же	При	III
	IV и V степеней огнестойкости, в		0,1
	которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и		зона Б; при N>2 -
	пожароопасных классов		зона А

99

Продолжение табл. 8.1

1	2	3	4	5
8	Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III...V степеней огнестойкости, для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для овец на 500 голов и более, для птиц на 100 голов и более, для лошадей на 40 голов и более	В местностях с nч=40ч в год и более	Зона Б	III
9	Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более (см. П.2.31 РД 34.21.122-87)	В местностях с nч=10ч в год и более	-	III
10	Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих зданий в радиусе 400м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30м, удаленное от других зданий более чем на 400м	В местностях с nч=20ч в год и более	Зона Б	III
11	Общественные здания III...V степеней огнестойкости следующего назначения: детские дошкольные учреждения, школы и школы-интернаты, стационары лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые учреждений здравоохранения и отдыха, культурно-просветительные и зрелищные учреждения, административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели и кемпинги	В местностях с nч=20ч в год и более	Зона Б	III
12	Открытые зрелищные учреждения (зрительные зоны открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и т.п.)	В местностях с nч=20ч в год и более	Зона Б	III
13	Здания и сооружения, являющиеся памятниками истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски и т.п.)	То же	Зона Б	III

среднегодовое число ударов молнии в 1 км*км земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.

Значение n определяют, исходя из nч следующим образом:

nч 10...20 20...40 40...60 60...80 80...100 100 и более

n,1/(км*год)1 2 4 5,5 7 8.5

Величину nч находят по карте, представленной на рис. 3 РД

-100 -

34.21.122-87 [19]. В частности, для Архангельска, Салехарда, Дудинки, Игарки и Якутска nч= 10...20 ч; для Санкт-Петербурга, Петрозаводска, Сыктывкара и Ханты-Мансийска nч = 20...40 ч;

для Пскова, Новгорода, Великих Лук, Твери, Калуги, Москвы, Вологды, Владимира, Костромы, Тамбова, Кирова, Йошкар-Олы, Уфы, Тюмени, Омска и других городов nч = 40...60 ч; для остальных городов и территорий см. по вышеуказанной карте.

2. По найденной категории молниезащиты объекта определяют требования по ее устройству. РД 34.21.122-87 [13] устанавливают следующее:

2.1. Здания и сооружения I и II категорий по молниезащите должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее проявлений и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические конструкции (более конкретно см. раздел 2 данного РД) .

2.2. Здания и сооружения III категории по молниезащите должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации (более конкретно см. пп. 2.25...2.33 данного РД) .

2.3. Наружные установки II категории по молниезащите должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений молнии, а с III категорией - от прямых ударов молнии (более конкретно см. пп. 2.15...2.19, 2.21, 2.28. 2.29 и 2.31 данного

РД).

Кроме того, внутри зданий большой площади (шриной более 100 м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов. Если в зданиях и сооружениях имеются помещения, требующие устройства молниезащиты I и II, I и III или II и III категорий, то окончательная категории по молниезащите следует выбирать с учетом пп. 1.3...1.5 данного РД.

3. Выбирают средство защиты от прямых ударов молнии. Как известно, им 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. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие (как правило, на объектах I категории по молниезащите), так и встановленные на объекте II и III

- 101 -

категорий; молниеприемные сетки вкладывают на неметаллическую кровлю (с уклоном не более 1:8) защищаемых зданий и сооружений II или III категорий по молниезащите. Примечания. 1. Молниеприемная сетка не требуется для зданий и сооружений с металлическими фермами, если в их кровлях использует несгораемые или трудносгораемые утеплители и гидроизоляция.

2. На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли.

4. Выполняют расчет зон защиты только стержневых и тросовых молниеотводов в строгом соответствии с приложением 3 РД 34.21.122-87 [19]. В последнем приведены соответствуищие формулы для одиночного, двойного и многократного стержневых и одиночного и двойного тросовых молниеотводов высотой до 150 м (для стержневых - и высотой от 150 до 600 м). Формулы даны для двух зон защиты молниеотводов: зоны типа А, надежность защиты которой 99,5% и выше; зона Б - 95% и выше.

На практике часто применяют стержневые молниеотводы высотой до 150 м, а для защиты воздушных ЛЭП напряжением 110 кВ и выше - только тросовые молниеотводы. Ниже рассматривается расчет зон защиты стержневых молниеотводов.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h150м представлена на рис. 8.1. Ее габаритные размеры, м, определяют по формулам:

при зоне типа А ho = 0.85*h ; (8.3)

r0 = (1.1 - 0,002 h)*h ; (8.4)

rх= (1.1 - 0.002 h)*(h - hх/ 0.85) ; (8.5)

при зоне типа В h0 = 0.92*h : (8.6)

ro = 1.5*h ; (8.7)

rх = 1.5 (h - hх/ 0.92). (8.8)

Величину h определяют, если известны высота защищаемого объекта hх и радиус зоны защиты rх на высоте hх.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h150 м представлена на рис. 8.2. Ее габаритные размеры, м.

-102-

Рис. 8.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 - граница зоны защиты на уровне hх ; 2 -то же на уровне земли

Рис. 8.2. Зона завиты двойного стержневого молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне hх1; 2 - то хе на уровне hх2; 3 - то же на уровне земли

- 103 -

определяют по формулам (8.3...8.8) для вычисления величин ho,rх1,rх2 и rо , а также по нижеуказанным формулам:

при зоне типа А, когда L h

(8.9)

при зоне типа А. когда h < L 2h

(8.10)

(8.11)

при зоне типа А, когда 2h < L 4h

(8.12)

(8.13)

При L > 4h для построения зоны А молниеотводы рассматривают как одиночные. Габаритные их размеры определяют по формулам (8.3...8.5) и нижеуказанным формулам:

при зоне типа Б, когда L h

(8.15)

при зоне типа Б, когда h < L 6h

(8.16)

(8.17)

Величину h определяют, если известны hд и L (при rcx= 0). При L > 6h для построения зоны Б молниеотводы рассматривают как одиночные. Габаритные их размеры определяют по формулам (8.6...8.8).

Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты h1 и h2150 м приведена на рис. 8.3. Ее габаритные размеры, м, определяют по формулам (8.3...8.8) для вычисления величин h01, h02, r01,r02,rx1 и rx2, а также по нижеуказанным формулам:

(8.18)

-104-

(8.19)

(8.20)

где значения hс1 и hc2 определяют по формулам (8.3, 8.10, 8.12, 8.15 и 8.16) для hс.

Для двух молниеотводов разной высоты построение зоны типа А двойного стержневого молниеотвода выполняют при L4hmin, a зоны типа Б - при L6hmin (где hmin- минимальная высота одного из двух молниеотводов, м). При соответствующих больших L молниеотводы рассматривают как одиночные. Габаритные их размеры определяют по формулам (8.3...8.5).

Зона защиты многократного стержневого молниеотвода приведена на рис. 8.4. Она определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов высотой h150 м (см. рис. 8.2 и 8.3). Поэтому габаритные их размеры вычисляют по формулам (8.9...8.20). Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой hх с надежностью, соответствующей надежности зон типов А и Б, является выполнение неравенства rсх>0 для всех попарно взятых молниеотводов. В противном случае построение зон защиты должно быть выполнено для одиночных или двойных стержневых молниеотводов в зависимости от выполнения условий, приведенных при рассмотрении формул (8.3...8.20).

На третьем этапе осуществляют конструктивные решения по проектируемой молниезащите рассматриваемого объекта, строго руководствуясь материалами и указаниями подраздела 8.4. Одновременно студенты принимают следующие решения.

Во-первых, выбирают конструкцию молниеотвода (опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя) с учетом требований пп. 3.1...3.8 РД 34.21.122-87 [19]. При этом для производственных объектов чаще используют двух- или многократный стержневой молниеотвод, а в качестве его заземлителя следует принимать только железобетонные фундаменты зданий, сооружений, наружных установок и опор молниеотводов, если они удовлетворяют требованиям п. 1.8 данного РД. При невозможности использования фундаментов применяют сосредоточенные или все рекомендуемые ПУЭ [15] заземлители ЭУ, за исключением нулевых проводов воздушных ЛЭП напряжением до 1 кВ. Наиболее приемлемые конструкции заземлителей (их выбирают без расчета) для молниеотводов приведены в табл. 8.2, а минимальные сечения (диаметры) электродов и токоотводов - в табл. 8.3.

-105-

Примечание. Конкретные типы заземлителей даны в пп. 2.2, 2.13 и 2.26 РД 34.21.122-87 соответственно для I, II и III категорий по молниезащите.

- 107 -

Таблица 8.3. Минимальные сечения (диаметры) электродов и токоотводов молниеотводов по РД 34.21.122-87 [19]

Формы токоотвода и заземлителя

Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных
снаружи здания в земле на воздухе

Круглые токоотводы и перемычки диаметром,

мм.................... 6 -

Круглые вертикальные электроды

диаметром, мм.................... - 10

Круглые горизонтальные* электроды

диаметром, мм............... - 10

Прямоугольные электроды:

сечением, мм".................... 48 160

толщиной, мм..................... 4 4

*Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания

Молниеприемная сетка чаще применяется при молниезащите общественных и жилых зданий. Она должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм и уложена на кровли сверху или под несгораемые, трудносгораемые утеплитель или гидроизоляции. Шaг ячеек сетки должен быть не более 6х6 или 12х12 м соответственно для II или III категории по молинезащите объекта. Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Выступавшие над крышой металлические элементы (трубы, вахты, вентиляционные устройства) должны быть присоединены к молниеприемной сетке, а выступающие неметаллические элементы оборудованы дополнительными молниеприемниками, также присоединенными к этой сетке. Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть проложены кратчайшим путем к заземлителям не реже чем через 25 м (не ближе 3 м от входов или в местах, недоступных для прикосновения людей) по периметру здания. В качестве токоотводов следует использовать металлические конструкции зданий и сооружений (колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы и т.п., а также арматура железобетонных конструкций) при условии обеспечения непрерывной электрической связи в соединениях конструкций и арматуры с молниеприемниками и заземлителями, выполняемых сваркой; в противном случае - искусственные токоотводы с размерами, указанными в табл. 8.3. При этом заземлителями должны быть железобетонные фундаменты зданий, а в противном случае - искусственные заземлители в виде наружного контура (по периметру здания) конструкции, указанной

- 108 -

в пп. 2.13 и 2.26 РД 34.21.122-87 [19] соответственно II и III категорий по молниезащите.

Во-вторых, для объектов I или II категории молниезащиты определяют мероприятия по защите от вторичных проявлений молнии, которые должны соответствовать требованиям пп. 2.7 или 2.20 и 2.21 РД 34.21.122-87 [19].

В-третьих, для объектов всех категорий по молниезащите определяют мероприятия по заносу высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации (ЛЭП, сети телефона, радио и сигнализации, трабопроводы, кабели в наружных металлических оболочках или трубах). Они должны соответствовать пп. 2.5, 2.8...2.10, 2.21...2.24, 2.32 и 2.33 РД 34.21.122-87 [19]. Соответственно для объектов I, II и III категорий.

1 ... 15 16 17 18 19 20 21 22 ... 25