Odhad frekvencie úderov blesku do objektu. Ochrana budov a stavieb pred bleskom

Stromy sa často stávajú terčom úderov blesku, čo niekedy vedie k veľmi vážnym následkom. Povieme si o nebezpečenstve, ktoré udrie blesk ako pre samotné stromy, tak aj pre ľudí žijúcich vedľa nich, ako aj o tom, ako môžete znížiť riziká spojené s týmto javom.

Kde udrie blesk

Na významnej časti územia Zeme sú búrky celkom bežným javom. V tom istom čase zúri nad Zemou asi jeden a pol tisíca búrok. Napríklad v Moskve sa každý rok pozoruje viac ako 20 dní s búrkami. Ale napriek tomu, že tento prírodný fenomén je dobre známy, jeho sila nemôže len šokovať. Napätie priemerného blesku je asi 100 000 voltov a prúd je 20 000 - 50 000 ampérov. Teplota bleskového kanála v tomto prípade dosahuje 25 000 - 30 000 °C. Niet divu, že blesky udierajú do budov, stromov alebo ľudí a šíria svoj elektrický náboj, často s katastrofálnymi následkami.

Hoci porážka jedného pozemného objektu bleskom, či už ide o budovu, stožiar alebo strom, je pomerne zriedkavá udalosť, kolosálna ničivá sila robí z búrok jeden z najnebezpečnejších prírodných javov pre ľudí. Podľa štatistík tak každý siedmy požiar vo vidieckych oblastiach vzniká v dôsledku úderu blesku, v počte registrovaných úmrtí spôsobených prírodnými katastrofami je blesk na druhom mieste za povodňami.

Pravdepodobnosť, že pozemné objekty (vrátane stromov) zasiahne blesk, závisí od niekoľkých faktorov:

• o intenzite búrkovej činnosti v regióne (v súvislosti s klímou);
• na výške tohto objektu (čím vyššie, tým je pravdepodobnejší zásah blesku);
• od elektrického odporu objektu a vrstiev pôdy pod nimi (čím nižší je elektrický odpor objektu a vrstiev pôdy pod ním, tým vyššia je pravdepodobnosť výboja blesku do neho).

Z vyššie uvedeného je zrejmé, prečo sa stromy často stávajú terčom bleskov: strom je často prevládajúcim prvkom reliéfu na výšku, živé drevo nasýtené vlhkosťou, spojené s hlbokými vrstvami pôdy s nízkym elektrickým odporom, často predstavuje studňu -uzemnený prirodzený bleskozvod.

Búrková činnosť v niektorých osadách Moskovskej oblasti

Aké je nebezpečenstvo zasiahnutia stromu bleskom

Následky úderu blesku do stromu sú často zničujúce ako pre neho samotného, ​​tak aj pre okolité budovy, a tiež predstavujú značnú hrozbu pre ľudí, ktorí sú v danej chvíli nablízku. V okamihu prechodu silného elektrického náboja cez drevo dochádza k mohutnému uvoľneniu tepla a explozívnemu odparovaniu vlhkosti vo vnútri kmeňa. Výsledkom je poškodenie rôznej závažnosti: od povrchových popálenín alebo prasklín až po úplné rozštiepenie kmeňa alebo požiar stromu. V niektorých prípadoch dochádza k výraznému mechanickému poškodeniu vo vnútri kmeňa (pozdĺžne trhliny alebo štiepanie dreva pozdĺž letokruhov), ktoré sú pri externom skúmaní takmer nepostrehnuteľné, ale výrazne zvyšujú riziko pádu stromu v blízkej budúcnosti. Často vážne, ale pri vizuálnej kontrole nepostrehnuteľné poškodenie môžu byť spôsobené aj koreňmi stromu.

V prípade, že poškodenie bleskom nevedie k okamžitému zničeniu alebo smrti stromu, rozsiahle zranenia, ktoré utrpí, môžu spôsobiť rozvoj nebezpečných chorôb, ako je hniloba, cievne choroby, oslabená rastlina sa stáva ľahkou korisťou škodcov stoniek. V dôsledku toho sa strom môže stať nebezpečným alebo vyschnúť.

Údery bleskov do stromov (vrátane živých) často spôsobujú požiare, ktoré sa šíria do okolitých budov. Niekedy sa bočný výboj zo stromu prenáša na stenu budovy, aj keď je na nej nainštalovaný bleskozvod. Nakoniec sa elektrický potenciál z postihnutého stromu šíri v povrchových vrstvách zeme, v dôsledku čoho môže byť zanesený do budovy, poškodiť podzemné inžinierske siete alebo spôsobiť úraz elektrickým prúdom ľuďom či domácim zvieratám.

Úder blesku do stromu môže spôsobiť značné materiálne škody aj v prípade núdze. Koniec koncov, posúdenie bezpečnosti takéhoto stromu, špeciálna starostlivosť oň alebo dokonca jednoduché odstránenie vysušeného alebo beznádejne chorého stromu môže byť spojené so značnými nákladmi na materiál.

Niekedy sa bočný výboj zo stromu prenáša na stenu budovy, aj keď je na nej nainštalovaný bleskozvod.

Regulačné otázky

Prakticky tak možno odôvodniť ochranu pred bleskom najmä cenných stromov (ktoré sú centrom krajinných kompozícií, historických a vzácnych) alebo stromov rastúcich v blízkosti obydlí. Regulačný rámec, ktorý predpisuje alebo upravuje ochranu stromov pred bleskom, však u nás úplne absentuje. Tento stav je skôr dôsledkom zotrvačnosti domáceho regulačného rámca ako adekvátneho hodnotenia rizík spojených s údermi blesku do stromov v mestskom prostredí.

Hlavná súčasná domáca norma ochrany pred bleskom pochádza z roku 1987. Postoj k ochrane pred bleskom na vidieku v tomto dokumente odzrkadľuje dobové reálie a pozície: materiálna hodnota väčšiny vidieckych stavieb nebola veľká a záujmy štátu sa sústreďovali skôr na ochranu verejného ako súkromného majetku. Okrem toho zostavovatelia domácich noriem vychádzali z predpokladu, že pri výstavbe prímestského bývania sa dodržiavajú stavebné normy a pravidlá, no nie vždy to tak je. Najmä minimálna vzdialenosť od kmeňa stromu k stene budovy musí byť aspoň 5 m.V realite prímestskej výstavby sa domy často nachádzajú v blízkosti stromov. Majitelia takýchto stromov sa navyše spravidla zdráhajú súhlasiť s ich odstránením.

V iných krajinách existujú normy na ochranu pred bleskom: napríklad americký - ANSI A 300 časť 4 alebo britská - britský štandard 6651 upravuje aj ochranu stromov pred bleskom.

Minimálna vzdialenosť od kmeňa stromu k stene budovy musí byť minimálne 5 m.

Kedy je potrebná ochrana?

V akých prípadoch má zmysel uvažovať o ochrane stromu pred bleskom? Uvádzame faktory, na základe ktorých možno takéto rozhodnutie odporučiť.

Strom rastie na otvorených plochách alebo výrazne vyššie ako susedné stromy, budovy, stavby a terény. Objekty, ktoré dominujú vo výške, sú častejšie zasiahnuté bleskom.

Oblasť s vysokou búrkovou aktivitou. S vysokou frekvenciou búrok sa zvyšuje pravdepodobnosť poškodenia stromov (ale aj iných objektov). Hlavnými charakteristikami búrkovej aktivity sú priemerný ročný počet búrkových hodín, ako aj priemerná špecifická hustota úderov blesku do zeme (priemerný ročný počet úderov blesku na 1 km²) zemského povrchu. Posledný indikátor sa používa na výpočet očakávaného počtu bleskových úderov objektu (vrátane stromu) za rok. Napríklad v prípade oblasti s priemerným trvaním 40 – 60 búrkových hodín za rok (najmä niektoré oblasti Moskovskej oblasti) možno očakávať poškodenie stromu s výškou 25 m raz za 20 rokov.

Poloha lokality v blízkosti vodných plôch, podzemných prameňov, vysoká pôdna vlhkosť na lokalite . Toto usporiadanie ešte zvyšuje riziko, že strom zasiahne blesk.

Vysoký strom rastie vo vzdialenosti troch metrov alebo menej od budovy. Toto usporiadanie stromu neovplyvňuje pravdepodobnosť zásahu bleskom. Porážka stromov nachádzajúcich sa v blízkosti budov však predstavuje značné ohrozenie ako pre samotné budovy, tak aj pre ľudí v nich. Zároveň sa zvyšuje riziko poškodenia budovy bočným výbojom, riziko poškodenia strechy pri páde stromu je veľmi vysoké a pri jeho vznietení môže dôjsť k rozšíreniu požiaru na budovu.

Vetvy stromu visia nad strechou budovy, dotýkajú sa jej stien, prístreškov, odkvapov alebo dekoratívnych prvkov fasády. V tomto prípade sa zvyšuje aj riziko poškodenia budovy, požiarov a prenosu výtoku do domu.

Strom patrí k druhom, do ktorých často alebo pravidelne udierajú blesky. . Niektoré druhy stromov sú pravdepodobnejšie zasiahnuté bleskom ako iné. Duby sú najčastejšie postihnuté bleskom.

Korene stromu rastúceho v blízkosti budovy sa môžu dostať do kontaktu s podzemným základom alebo komunikáciou vhodnou pre dom. V tomto prípade, keď je strom zasiahnutý bleskom, zvyšuje sa pravdepodobnosť „šmyku“ výboja do priestorov alebo poškodenia komunikácií (napríklad senzorov zavlažovacieho systému a elektrických sietí).

Špecialisti na bleskozvod budov odporúčajú inštaláciu samostatne stojaceho bleskozvodu, pričom vo vzdialenosti 3 až 10 m sa nachádzajú stromy, ktoré sú výškovo a inými parametrami vhodné na inštaláciu bleskozvodu a zvodu. Inštalácia samostatného stožiara môže byť dosť drahá. Pre mnohých majiteľov vidieckych domov sú takéto stožiare aj esteticky neprijateľné. A napokon, je veľmi ťažké umiestniť stožiar v pásme lesa tak, aby sa pri jeho stavbe nepoškodili korene stromov alebo aby strie neprekážali pohybu osôb.

Vystavenie nechráneným stromom niektorých druhov
(zo štandard ANSI A 300, časť 4)

Princíp fungovania

Princíp činnosti systému ochrany pred bleskom spočíva v tom, že výboj blesku je "zachytený" bleskozvodom, bezpečne vyvedený zvodom a pomocou uzemnenia prenášaný do hlbokých vrstiev pôdy.

Komponenty systému ochrany pred bleskom stromu sú: bleskozvod (jeden alebo viac), nadzemný zvod, podzemný zvod a uzemňovací systém pozostávajúci z niekoľkých uzemňovacích tyčí alebo dosiek.

Pri vývoji vlastných schém ochrany pred bleskom sme čelili potrebe skombinovať domáce normy na ochranu budov a stavieb pred bleskom a západné normy upravujúce ochranu stromov pred bleskom. Potreba takejto kombinácie je spôsobená skutočnosťou, že v súčasných domácich normách neexistujú žiadne odporúčania na inštaláciu systémov ochrany pred bleskom na stromoch a staršie predpisy obsahujú pokyny, ktoré ohrozujú zdravie stromu. Americká norma ANSI A 300, ktorá obsahuje podrobné informácie o montáži systému na strom a zásadách jeho inštalácie a údržby, zároveň kladie nižšie požiadavky na elektrickú bezpečnosť systému v porovnaní s domácimi normami.

Komponenty ochrany pred bleskom sú vyrobené z medi alebo nehrdzavejúcej ocele. Zároveň, aby sa zabránilo korózii, je vo všetkých spojeniach a kontaktoch medzi vodivými prvkami použitý iba jeden z vybraných materiálov. Pri použití medi je však povolené použitie bronzových spojovacích prvkov. Medené komponenty sú drahšie, ale majú väčšiu vodivosť, vďaka čomu sú komponenty menšie, menej viditeľné a znižujú náklady na inštaláciu systému.

Podľa štatistík každý siedmy požiar vo vidieckych oblastiach vzniká v dôsledku úderu blesku, v počte registrovaných úmrtí spôsobených prírodnými katastrofami sú blesky na druhom mieste, po povodniach.

Systémové komponenty

Bleskozvod je kovová trubica uzavretá na konci. Zvodový vodič vstupuje do bleskozvodu a je k nemu pripevnený skrutkami.

Pre stromy s rozprestierajúcou sa korunou sú niekedy potrebné prídavné pantografy, pretože v tomto prípade môže výboj blesku zasiahnuť vetvy alebo vrcholy, ktoré sú ďaleko od bleskozvodu. Ak je na strome inštalovaný mechanický nosný systém vetvy založený na kovových kábloch, potom musí byť pri vykonávaní ochrany pred bleskom tiež uzemnený. Na tento účel je k nemu pomocou skrutkového kontaktu pripevnený ďalší spodný vodič. Treba mať na pamäti, že priamy kontakt medi s pozinkovaným káblom je neprijateľný, pretože vedie ku korózii.

Zvody z bleskozvodov a prídavné kontakty sa spájajú pomocou špeciálnych svorkových kontaktov alebo skrutkových spojov. V súlade s normou ANSI A 300 na ochranu stromov pred bleskom sa používajú zvody vo forme celokovových oceľových lán rôzneho tkania. V súlade s domácimi normami je minimálny účinný prierez medeného zvodu 16 mm², minimálny účinný prierez zvodu z ocele je 50 mm. Pri vedení zvodov po dreve je potrebné vyhnúť sa ich ostrým ohybom. Nie je dovolené ohýbať vodiče pod uhlom menším ako 900, polomer zakrivenia by nemal byť menší ako 20 cm.

Dolné vodiče sú pripevnené ku kmeňu kovovými sponami, zakopané v dreve kmeňa na niekoľko centimetrov. Materiál svoriek nesmie viesť ku kontaktnej korózii pri pripojení na spodný vodič. Nie je možné upevniť spodné vodiče priviazaním k stromu drôtom, pretože radiálny rast kmeňa povedie k poraneniam prstencov a vysychaniu stromu. Pevná fixácia spodných vodičov na povrch kmeňa (sponkami) povedie k ich zarastaniu do kmeňa, zníženiu životnosti a bezpečnosti systému a rozvoju rozsiahlej hniloby kmeňa. Najlepšou možnosťou montáže systému je inštalácia dynamických svoriek. V tomto prípade, keď sa priemer kmeňa zväčší, držiaky s lankami sa tlakom tkanív dreva automaticky pritlačia na koniec tyče. Treba si uvedomiť, že zahĺbenie čapov spôn niekoľko centimetrov do dreva a ich následné čiastočné zaliatie drevom mu prakticky nespôsobuje žiadnu ujmu.

Dolné vodiče idú dole šachtou k jej základni a idú hlboko do výkopu.

Minimálna hĺbka výkopu pre podzemnú časť zvodu, predpísaná normou ANSI A 300, je 20 cm.Výkop sa hĺbi ručne pri dodržaní maximálneho počtu koreňov. V prípadoch, keď je poškodenie koreňov obzvlášť nežiaduce, na vytvorenie výkopu by sa malo použiť špeciálne vybavenie. Napríklad vzduchový nôž je kompresorový nástroj určený na vykonávanie zemných prác v blízkosti kmeňa stromov. Toto zariadenie pomocou silného sústredeného prúdu vzduchu dokáže odstraňovať čiastočky pôdy bez poškodenia aj tých najtenších koreňov stromov.

Typ a parametre uzemňovacieho zariadenia a vzdialenosť, do ktorej k nemu musí siahať zvodný vodič, sú určené vlastnosťami pôdy. Je to spôsobené potrebou znížiť odpor zemného impulzu na požadovanú úroveň - elektrický odpor proti šíreniu impulzu elektrického prúdu z uzemňovacej elektródy. Podľa domácich noriem by na miestach pravidelne navštevovaných ľuďmi takýto odpor nemal presiahnuť 10 ohmov. Táto hodnota zemného odporu by mala vylúčiť iskrové prierazy prúdu z podzemného zvodu a uzemňovacej elektródy na povrch pôdy, a teda zabrániť úrazu elektrickým prúdom pre ľudí, budovy a komunikácie. Hlavným ukazovateľom pôdy, ktorý určuje výber schémy uzemnenia, je odpor pôdy - odpor medzi dvoma plochami 1 m³ zeme, keď cez ňu prechádza prúd.

Čím vyšší je odpor pôdy, tým rozsiahlejší musí byť uzemňovací systém, aby sa zabezpečil bezpečný tok elektrického náboja. Na pôdach s nízkym odporom - do 300 ohmov (hliny, íly, mokrade) sa spravidla používa uzemňovací systém z dvoch vertikálnych uzemňovacích tyčí spojených spodným vodičom. Medzi prútmi je dodržaná vzdialenosť minimálne 5 m. Dĺžka prútov je 2,5–3 m, horný koniec prúta je prehĺbený o 0,5 m.

Na pôdach s vysokými hodnotami odporu (piesočnatá hlina, piesok, štrk) sa používajú viaclúčové uzemňovacie systémy. Pri obmedzení možnej hĺbky uzemnenia sa používajú uzemňovacie dosky. Pre pohodlie kontrol a testovania spoľahlivosti uzemnenia sú nad uzemňovacími prvkami inštalované malé studne.

Rezistivita pôdy nie je konštantná hodnota, jej hodnota silne závisí od pôdnej vlhkosti. Preto sa v suchom období môže znížiť spoľahlivosť uzemnenia. Aby sa tomu zabránilo, používa sa niekoľko metód. Po prvé, zemné tyče sú umiestnené v zavlažovacej zóne vždy, keď je to možné. Po druhé, horná časť tyče je zakopaná 0,5 m pod povrchom pôdy (vrchných 0,5 m pôdy je najviac náchylných na vysychanie). Po tretie, v prípade potreby sa do pôdy pridáva bentonit - prirodzená zložka zadržiavajúca vlhkosť. Bentonit sú malé koloidné minerálne ílové častice, ktorých pórový priestor dobre zadržiava vlhkosť a stabilizuje pôdnu vlhkosť.

Živé drevo nasýtené vlhkosťou, spojené s hlbokými, nízko odolnými zemnými vrstvami, je často dobre uzemnený prírodný bleskozvod.

Bežné chyby

V domácej praxi sa ochrana stromov pred bleskom používa zriedka a v prípadoch, keď sa napriek tomu vykonáva, dochádza pri jej výstavbe k množstvu závažných chýb. Ako bleskozvody sa spravidla používajú kovové tyče pripevnené na strome drôtom alebo kovovými obručami. Táto možnosť montáže vedie k vážnym prstencovým poraneniam kmeňa, ktoré nakoniec vedú k úplnému vyschnutiu stromu. Určité nebezpečenstvo predstavuje aj vrastanie zvodu do kmeňa stromu, čo vedie k vzniku rozsiahlych otvorených pozdĺžnych rán na kmeni.

Keďže inštaláciu ochrany pred bleskom na stromoch vykonávajú elektrikári, na výstup na strom zvyčajne používajú hafy (mačky) - čižmy s kovovými hrotmi, ktoré stromu spôsobujú vážne zranenia.

Nanešťastie sa ignorujú aj vlastnosti koruny stromu: spravidla sa neberie do úvahy potreba inštalácie niekoľkých bleskozvodov na viacvrcholové stromy so širokými korunami, nezohľadňujú sa ani štrukturálne chyby vo vetvení stromu. účtu, čo často vedie k odlomeniu a pádu zvršku s inštalovaným bleskozvodom.

Ochrana stromov pred bleskom sa nedá nazvať bežnou praxou. V oblastiach s miernou búrkovou aktivitou sú indikácie na jeho realizáciu pomerne zriedkavé. Napriek tomu v prípadoch, keď je ochrana stromov pred bleskom nevyhnutná, je jej správna realizácia mimoriadne dôležitá. Pri navrhovaní a inštalácii takýchto systémov je dôležité vziať do úvahy nielen spoľahlivosť samotného bleskozvodu, ale aj bezpečnosť systému pre chránený strom.

Konečná spoľahlivosť ochrany pred bleskom bude závisieť tak od správneho výberu jeho materiálov, kontaktov a uzemnenia, ako aj od stability samotného stromu. Len s prihliadnutím na vlastnosti štruktúry koruny, radiálneho rastu, umiestnenia koreňového systému stromu je možné vytvoriť spoľahlivý systém ochrany pred bleskom, ktorý nespôsobuje nebezpečné zranenia stromu, čo znamená, že nespôsobuje vytvárať zbytočné riziká pre ľudí žijúcich v blízkosti.

Výpočet očakávaného počtu N úderov blesku za rok sa robí podľa vzorcov:

pre koncentrované budovy a stavby (komíny, veže, veže)

pre budovy a konštrukcie pravouhlého tvaru

kde h je najvyššia výška budovy alebo stavby, m; S, L - šírka a dĺžka budovy alebo konštrukcie, m; n - priemerný ročný počet úderov blesku na 1 km zemského povrchu (špecifická hustota, úder blesku do zeme) v mieste stavby alebo stavby.

V prípade budov a štruktúr komplexnej konfigurácie, ako sú S a L, sa berie do úvahy šírka a dĺžka najmenšieho obdĺžnika, do ktorého môže byť budova alebo stavba vpísaná do plánu.

Pre ľubovoľný bod na území ZSSR sa špecifická hustota úderov blesku do zeme n určuje na základe priemerného ročného trvania búrok v hodinách takto:

0 "style="margin-left:2.0pt;border-collapse:collapse;border:none">

DODATOK 3

ZÓNY OCHRANY PRED BLESKOM

1. Jednotyčový bleskozvod.

Ochranné pásmo jednotyčového bleskozvodu s výškou h je kruhový kužeľ (obr. A3.1), ktorého vrchol je vo výške h0.

1.1. Ochranné zóny jednotyčových bleskozvodov s výškou h £ 150 m majú nasledovné celkové rozmery.

Zóna A: h0 = 0,85 h,

r0 = (1,1 – 0,002 h)h,

rx = (1,1 - 0,002 h) (h - hx/0,85).

zóna B: h0 = 0,92 h;

rx \u003d 1,5 (h - hx / 0,92).

Pre zónu B možno výšku jednotyčového bleskozvodu pre známe hodnoty h určiť podľa vzorca

h = (rx + 1,63hx)/1,5.

Ryža. P3.1. Ochranná zóna jednotyčového bleskozvodu:

I - hranica ochranného pásma na úrovni hx, 2 - to isté na úrovni terénu

1.2. Ochranné pásma jednotyčových bleskozvodov mrakodrapov 150< h < 600 м имеют следующие габаритные размеры.

2. Dvojtyčový bleskozvod.

2.1. Ochranná zóna dvojtyčového bleskozvodu s výškou h £ 150 m je znázornená na obr. P3.2. Koncové oblasti ochranného pásma sú vymedzené ako pásma jednotyčových bleskozvodov, ktorých celkové rozmery h0, r0, rx1, rx2 sú určené vzorcami bodu 1.1 tohto dodatku pre oba typy ochranných pásiem.

Ryža. P3.2. Ochranná zóna dvojtyčového bleskozvodu:

1 - hranica ochranného pásma v úrovni hx1; 2 - to isté na úrovni hx2,

3 - to isté na úrovni terénu

Vnútorné plochy ochranných pásiem dvojtyčového bleskozvodu majú nasledovné celkové rozmery.

;

o 2 hod< L £ 4h

;

;

Keď je vzdialenosť medzi bleskozvodmi L >

o h< L £ 6h

;

;

Pri vzdialenosti medzi tyčovými bleskozvodmi L > 6h na vybudovanie zóny B by sa bleskozvody mali považovať za samostatné.

Pri známych hodnotách hc a L (pri rcx = 0) je výška bleskozvodu pre zónu B určená vzorcom

h = (hc + 0,14 l) / 1,06.

2.2. Ochranná zóna dvoch bleskozvodov rôznych výšok h1 a h2 £ 150 m je znázornená na obr. П rozmery koncových plôch ochranných pásiem h01, h02, r01, r02, rx1, rx2 sa určujú podľa vzorcov bodu 1.1 ako pre ochranné pásma oboch typov jednotyčového bleskozvodu. Celkové rozmery vnútorného priestoru ochrannej zóny sú určené vzorcami:

;

;

kde hodnoty hc1 a hc2 sa vypočítajú podľa vzorcov pre hc v odseku 2.1 tohto dodatku.

Pre dva bleskozvody rôznych výšok sa konštrukcia zóny A dvojtyčového bleskozvodu vykonáva pri L £ 4hmin a zóny B - pri L £ 6hmin. Pri zodpovedajúcich veľkých vzdialenostiach medzi bleskozvodmi sa považujú za samostatné.

Ryža. A3.3 Zóna ochrany dvoch tyčových bleskozvodov rôznych výšok. Označenia sú rovnaké ako na obr. P3.1

3. Viacprútový bleskozvod.

Ochranná zóna viacnásobného bleskozvodu (obr. A3.4) je definovaná ako ochranná zóna párovo zobratých susedných bleskozvodov s výškou h £ 150 m (pozri odseky 2.1, 2.2 tohto dodatku).

Ryža. P3.4. Ochranné pásmo (pôdorysne) viactyčového bleskozvodu. Označenia sú rovnaké ako na obr. P3.1

Hlavnou podmienkou ochrany jedného alebo viacerých objektov s výškou hx so spoľahlivosťou zodpovedajúcou spoľahlivosti zóny A a zóny B je splnenie nerovnosti rcx > 0 pre všetky bleskozvody odoberané v pároch. V opačnom prípade sa musí vybudovanie ochranných pásiem vykonať pre jedno- alebo dvojtyčové bleskozvody v závislosti od splnenia podmienok bodu 2 tohto dodatku.

4. Jednovodičový bleskozvod.

Ochranné pásmo jednodrôtového bleskozvodu s výškou h £ 150 m je znázornené na obr. P3.5, kde h je výška kábla v strede rozpätia. Berúc do úvahy priehyb kábla s prierezom 35-50 mm2 so známou výškou poskoku podpier a dĺžkou rozpätia a výška kábla (v metroch) je určená:

h = skok - 2 pri a< 120 м;

h = skok - 3 pri 120< а < 150м.

Ryža. P3.5. Ochranné pásmo jednodrôtového bleskozvodu. Označenia sú rovnaké ako na obr. P3.1

Ochranné pásma jednodrôtového bleskozvodu majú nasledujúce celkové rozmery.

Pre zónu typu B je výška jednodrôtového bleskozvodu so známymi hodnotami hx a rx určená vzorcom

5. Dvojvodičový bleskozvod.

5.1. Ochranná zóna dvojdrôtového bleskozvodu s výškou h £ 150 m je znázornená na obr. P3.6. Rozmery r0, h0, rx pre ochranné pásma A a B sa určujú podľa zodpovedajúcich vzorcov v bode 4 tohto dodatku. Zvyšné veľkosti zón sú určené nasledovne.

Ryža. PZ.6. Ochranná zóna dvojdrôtového bleskozvodu. Označenia sú rovnaké, 410 a na obr. P3.2

o h< L £ 2h

;

o 2 hod< L £ 4h

;

Ak je vzdialenosť medzi drôtenými bleskozvodmi L > 4h, pre konštrukciu zóny A by sa bleskozvody mali považovať za samostatné.

o h< L £ 6h

;

;

Ak je vzdialenosť medzi drôtenými bleskozvodmi L > 6h, pri konštrukcii zóny B by sa bleskozvody mali považovať za samostatné. Pri známych hodnotách hc a L (pri rcx = 0) je výška bleskozvodu pre zónu B určená vzorcom

h \u003d (hc + 0,12 l) / 1,06.

Ryža. P3.7. Ochranná zóna dvoch drôtených bleskozvodov rôznej výšky

5.2. Ochranné pásmo dvoch káblov rôznych výšok h1 a h2 je znázornené na obr. P3.7. Hodnoty r01, r02, h01, h02, rx1, rx2 sú určené vzorcami v kapitole 4 tohto dodatku ako pre jednodrôtový bleskozvod. Na určenie rozmerov rc a hc sa používajú tieto vzorce:

;

kde hc1 a hc2 sa vypočítajú pomocou vzorcov pre hc v kapitole 5.1 tohto dodatku.

(RD34.21.122-87)

Cieľom tejto príručky je objasniť a špecifikovať hlavné ustanovenia RD 3421.122-87, ako aj oboznámiť odborníkov, ktorí sa podieľajú na vývoji a návrhu ochrany pred bleskom rôznych objektov, s existujúcimi predstavami o vývoji blesku a jeho parametroch, ktoré určujú nebezpečné účinky na človeka a materiálne hodnoty. Príklady ochrany pred bleskom budov a konštrukcií rôznych kategórií sú uvedené v súlade s požiadavkami RD 34.21.122-87.

1. STRUČNÉ ÚDAJE O VÝBOJOCH BLESKOV A ICH PARAMETRE

Blesk je elektrický výboj dlhý niekoľko kilometrov, ktorý vzniká medzi búrkovým mrakom a zemou alebo akoukoľvek pozemnou štruktúrou.

Výboj blesku začína vývojom vodcu - slabo žiariaceho kanála s prúdom niekoľkých stoviek ampérov. V smere pohybu vodcu – z oblaku dole alebo od prízemnej konštrukcie nahor – sa blesky delia na zostupné a vzostupné. Údaje o zostupných bleskoch sa už dlho hromadia v niekoľkých regiónoch zemegule. Informácie o stúpajúcich bleskoch sa objavili až v posledných desaťročiach, keď sa začali systematické pozorovania odolnosti veľmi vysokých stavieb voči blesku, napríklad televíznej veže Ostankino.

Vodca klesajúceho blesku sa objavuje pod pôsobením procesov v búrkovom oblaku a jeho vzhľad nezávisí od prítomnosti akýchkoľvek štruktúr na zemskom povrchu. Keď sa vodca pohybuje smerom k zemi, vodiace prvky smerujúce k oblaku môžu byť vzrušené z pozemných objektov. Kontakt jedného z nich s klesajúcim vodcom (alebo jeho kontakt s povrchom zeme) určuje miesto úderu blesku do zeme alebo nejakého objektu.

Vzostupní vodcovia sú vzrušení z vysokých uzemnených štruktúr, na vrcholoch ktorých sa elektrické pole počas búrky prudko zvyšuje. Samotný fakt vzniku a udržateľného rozvoja vzostupujúceho vodcu určuje miesto porážky. Na rovinatom teréne stúpajúce blesky zasahujú objekty vyššie ako 150 m a v horských oblastiach sú vybudené z vrcholových reliéfnych prvkov a budov nižšej výšky, a preto sú častejšie pozorované.

Pozrime sa najskôr na proces vývoja a parametre zostupného blesku. Po vytvorení priechodného vedúceho kanála nasleduje hlavná fáza vybíjania - rýchla neutralizácia vedúcich nábojov sprevádzaná jasnou žiarou a zvýšením prúdu na špičkové hodnoty v rozmedzí od niekoľkých do stoviek kiloampérov. V tomto prípade dochádza k intenzívnemu zahrievaniu kanála (až desiatky tisíc kelvinov) a jeho šokovému roztiahnutiu, ktoré ucho vníma ako úder hromu. Prúd hlavného stupňa pozostáva z jedného alebo viacerých po sebe idúcich impulzov superponovaných na spojitú zložku. Väčšina prúdových impulzov má zápornú polaritu. Prvý impulz s celkovým trvaním niekoľko stoviek mikrosekúnd má prednú dĺžku 3 až 20 μs; vrcholová hodnota prúdu (amplitúda) sa veľmi líši: v 50% prípadov (priemerný prúd) presahuje 30 av 1-2% prípadov 100 kA. Približne v 70% zostupných negatívnych bleskov je prvý impulz nasledovaný nasledujúcimi impulzmi s nižšími amplitúdami a dĺžkou prednej časti: priemerné hodnoty sú 12 kA a 0,6 μs. V tomto prípade je strmosť (rýchlosť nárastu) prúdu na začiatku nasledujúcich impulzov vyššia ako pri prvom impulze.

Prúd súvislej zložky zostupného blesku sa pohybuje od niekoľkých do stoviek ampérov a existuje počas celého záblesku, pričom trvá v priemere 0,2 s av zriedkavých prípadoch 1-1,5 s.

Náboj prenášaný počas celého blesku sa pohybuje od niekoľkých do stoviek coulombov, z ktorých 5-15 coulombov pripadá na podiel jednotlivých impulzov a 10-20 coulombov na spojitú zložku.

V približne 10 % prípadov sa pozorujú blesky smerom nadol s pozitívnymi prúdovými impulzmi. Niektoré z nich majú tvar podobný tvaru negatívnych impulzov. Okrem toho boli zaznamenané pozitívne impulzy s výrazne väčšími parametrami: trvanie asi 1000 μs, dĺžka prednej časti asi 100 μs a prenesený náboj v priemere 35 C. Vyznačujú sa variáciami amplitúd prúdu vo veľmi širokom rozsahu: pri priemernom prúde 35 kA sa v 1-2% prípadov môžu objaviť amplitúdy viac ako 500 kA.

Nahromadené aktuálne údaje o parametroch zostupného blesku nám neumožňujú posúdiť ich rozdiely v rôznych geografických oblastiach. Preto sa pre celé územie ZSSR predpokladá, že ich pravdepodobnostné charakteristiky sú rovnaké.

Vzostupný blesk sa vyvíja nasledovne. Potom, čo stúpajúci vodca dosiahne búrkový mrak, začne proces vybíjania, sprevádzaný asi v 80% prípadov prúdmi zápornej polarity. Pozorujú sa prúdy dvoch typov: prvý je kontinuálny bezimpulzný až do niekoľkých stoviek ampérov s trvaním desatín sekundy, nesúci náboj 2-20 C; druhý je charakterizovaný superpozíciou krátkych impulzov na dlhú bezpulzovú zložku, ktorej amplitúda je v priemere 10–12 kA a presahuje 30 kA iba v 5% prípadov a prenášaný náboj dosahuje 40 C. Tieto impulzy sú podobné následným impulzom hlavného stupňa zostupného negatívneho blesku.

V horských oblastiach sa vzostupné blesky vyznačujú dlhšími súvislými prúdmi a väčšími prenášanými nábojmi ako v rovinách. Zároveň sa variácie pulzných zložiek prúdu v horách a na rovine líšia len málo. Dodnes sa nenašiel vzťah medzi stúpajúcimi bleskovými prúdmi a výškou štruktúr, z ktorých sú vybudené. Preto sa odhaduje, že parametre stúpajúceho blesku a ich variácie sú rovnaké pre všetky geografické oblasti a výšky objektov.

V RD 34.21.122-87 sú v požiadavkách na návrhy a rozmery zariadení na ochranu pred bleskom zohľadnené údaje o parametroch bleskových prúdov. Napríklad minimálne prípustné vzdialenosti od bleskozvodov a ich uzemňovacích zvodov k objektom kategórie I (odseky 2.3-2.5 *) sa určujú zo stavu bleskozvodov zasiahnutých bleskom zostupujúcim smerom nadol s amplitúdou a strmosťou čela prúdu do 100 kA a 50 kA / μs. Tento stav zodpovedá najmenej 99 % následných bleskov.

2. CHARAKTERISTIKA ČINNOSTI HROMENIA

Intenzitu búrkovej aktivity v rôznych geografických polohách možno posúdiť z údajov rozsiahlej siete meteorologických staníc o frekvencii a trvaní búrok zaznamenaných v dňoch a hodinách za rok z počuteľného hromu na začiatku a na konci búrky. Dôležitejšou a informatívnejšou charakteristikou pre posúdenie možného počtu objektov zasiahnutých bleskom je však hustota následných úderov blesku na jednotku zemského povrchu.

Hustota úderov blesku do zeme sa v jednotlivých regiónoch zemegule značne líši a závisí od geologických, klimatických a iných faktorov. Pri všeobecnom vzostupnom trende tejto hodnoty od pólov k rovníku napríklad prudko klesá v púšťach a zvyšuje sa v oblastiach s intenzívnymi procesmi odparovania. Vplyv reliéfu je veľký najmä v horských oblastiach, kde sa fronty bleskov šíria najmä pozdĺž úzkych chodieb, preto sú na malom území možné prudké kolísanie hustoty výbojov do zeme.

Celkovo na celom svete sa hustota bleskov pohybuje od takmer nuly v subpolárnych oblastiach po 20-30 výbojov na 1 km zeme za rok vo vlhkých tropických zónach. Pre ten istý región sú možné medziročné odchýlky, preto je na spoľahlivé posúdenie hustoty vypúšťania do pôdy potrebné dlhodobé spriemerovanie.

V súčasnosti je obmedzený počet miest po celej zemeguli vybavený počítadlami bleskov a pre malé oblasti sú možné priame odhady hustoty výbojov do zeme. V masovom meradle (napríklad pre celé územie ZSSR) je evidencia počtu úderov blesku do zeme stále nemožná z dôvodu prácnosti a nedostatku spoľahlivého vybavenia.

V geografických oblastiach, kde sú nainštalované počítadlá bleskov a kde sa vykonávajú meteorologické pozorovania búrok, sa však zistila korelácia medzi hustotou zemných výbojov a frekvenciou alebo trvaním búrok, hoci každý z týchto parametrov sa z roka na rok mení. alebo z búrky do búrky. V RD 34.21.122-87 je táto korelačná závislosť uvedená v prílohe 2 rozšírená na celé územie ZSSR a spája čisto zostupné blesky v 1 km2 zemského povrchu s konkrétnym trvaním búrok v hodinách. Údaje meteorologických staníc o trvaní búrok boli spriemerované za obdobie rokov 1936 až 1978 a zakreslené na geografickej mape ZSSR vo forme čiar, charakterizovaných konštantným počtom hodín s búrkou za rok (obr. 3 RD 34.21.122-87); v tomto prípade je trvanie búrky pre ktorýkoľvek bod nastavené v intervale medzi dvoma čiarami, ktoré sú k nemu najbližšie. Pre niektoré regióny ZSSR boli na základe inštrumentálnych štúdií zostavené regionálne mapy trvania búrok, tieto mapy sa tiež odporúčajú na použitie (pozri prílohu 2 RD34.21.122-87)

Týmto nepriamym spôsobom (prostredníctvom údajov o trvaní búrok) je možné zaviesť zónovanie územia ZSSR podľa hustoty úderov bleskov do zeme.

3. POČET BLESKOV DO POZEMNÝCH ZARIADENÍ

Podľa požiadaviek tabuľky. 1 RD 34.21.122-87 pre množstvo objektov je predpokladaný počet úderov blesku indikátorom, ktorý určuje potrebu ochrany pred bleskom a jej spoľahlivosť. Preto je potrebné mať spôsob, ako túto hodnotu vyhodnotiť už v štádiu projektovania objektu. Je žiaduce, aby táto metóda zohľadňovala známe charakteristiky búrkovej aktivity a ďalšie informácie o bleskoch.

Pri počítaní počtu zásahov bleskom smerujúcim nadol sa používa nasledovné znázornenie: vežovitý objekt prijíma výboje, ktoré by v jeho neprítomnosti zasiahli zemský povrch určitej oblasti (tzv. retrakční povrch). Táto oblasť je kruhová pre sústredený predmet (vertikálne potrubie alebo veža) a obdĺžniková pre predĺžený objekt, akým je napríklad nadzemné elektrické vedenie. Počet zásahov do objektu sa rovná súčinu oblasti kontrakcie a hustoty výbojov blesku v jeho mieste. Napríklad pre koncentrovaný predmet

kde R0 je polomer kontrakcie; n je priemerný ročný počet úderov blesku na 1 km2 zemského povrchu. Pre predĺžený predmet s dĺžkou l

Dostupné štatistiky poškodenia objektov rôznej výšky v oblastiach s rôznym trvaním búrok umožnili približne určiť vzťah medzi polomerom kontrakcie R0 a výškou objektu h. Napriek značnému rozptylu môže trvať R0 = 3h v priemere.

Uvedené pomery tvoria základ vzorcov na výpočet očakávaného počtu bleskových úderov sústredených objektov a objektov s danými rozmermi v prílohe 2 k RD 34.21.122-87. Odolnosť objektov pred bleskom je priamo závislá od hustoty výbojov blesku do zeme a podľa toho aj od regionálneho trvania búrok v súlade s údajmi z Prílohy 2. Dá sa predpokladať, že pravdepodobnosť zasiahnutia objektu sa zvyšuje, napr. napríklad so zvýšením amplitúdy bleskového prúdu a závisí od iných parametrov výboja. Dostupná štatistika škôd však bola získaná metódami (fotografovanie bleskov, záznam pomocou špeciálnych počítadiel), ktoré okrem intenzity búrkovej aktivity neumožňujú rozlíšiť vplyv iných faktorov.

Odhadnime teraz pomocou vzorcov v prílohe 2, ako často môžu byť objekty rôznych veľkostí a tvarov zasiahnuté bleskom. Napríklad pri priemernom trvaní búrok 40 – 60 hodín ročne v sústredenom objekte s výškou 50 m (napríklad komín) nemožno očakávať viac ako jednu porážku za 3 – 4 roky a v budove s výškou 20 m a rozmermi v prepočte 100x100 m (typické z hľadiska rozmerov pre mnohé typy výroby) - nie viac ako jedna porážka za 5 rokov. Pri miernej veľkosti budov a stavieb (výška v rozmedzí 20-50 m, dĺžka a šírka cca 100 m) je teda zásah bleskom zriedkavou udalosťou. Pri malých stavbách (s rozmermi cca 10 m) predpokladaný počet bleskov málokedy presiahne 0,02 za rok, čo znamená, že za celú dobu ich životnosti nemôže dôjsť k viac ako jednému úderu blesku. Z tohto dôvodu podľa RD 34.21.122-87 pre niektoré drobné stavby (aj s nízkou požiarnou odolnosťou) nie je ochrana pred bleskom zabezpečená vôbec alebo je výrazne zjednodušená.

Pre sústredené objekty sa počet zásahov bleskom smerom nadol zvyšuje v kvadratickej závislosti od výšky a v oblastiach so stredným trvaním búrok vo výške objektu okolo 150 m je to jeden až dva údery za rok. Od sústredených predmetov väčšej výšky sa vybudia stúpajúce blesky, ktorých počet je tiež úmerný druhej mocnine výšky. Túto predstavu o náchylnosti vysokých objektov potvrdzujú pozorovania uskutočnené na televíznej veži Ostankino vysokej 540 m: ročne dôjde k približne 30 úderom blesku a viac ako 90 % z nich sú vzostupné výboje, zostáva počet úderov blesku smerom nadol. na úrovni jedného alebo dvoch ročne. Pri sústredených objektoch s výškou nad 150 m teda počet bleskov po prúde závisí od výšky len málo.

4. NEBEZPEČNÉ ÚČINKY BLESKU

V zozname základných pojmov (Príloha 1 RD 34.21.122-87) sú uvedené možné typy úderov blesku na rôzne pozemné objekty. V tomto odseku sú podrobnejšie uvedené informácie o nebezpečných účinkoch blesku.

Účinok blesku sa zvyčajne delí na dve hlavné skupiny:

primárne, spôsobené priamym úderom blesku a sekundárne, vyvolané jeho blízkymi výbojmi alebo privedené do objektu rozšírenými kovovými komunikáciami. Nebezpečenstvo priameho úderu a sekundárnych účinkov blesku pre budovy a stavby a ľudí alebo zvieratá v nich je dané jednak parametrami výboja blesku, jednak technologickými a konštrukčnými vlastnosťami. objekt (prítomnosť zón s nebezpečenstvom výbuchu alebo požiaru, požiarna odolnosť stavebných konštrukcií, typové vstupné komunikácie, ich umiestnenie vo vnútri objektu atď.). Priamy úder blesku spôsobuje na objekt tieto účinky: elektrický, spojený s porážkou ľudí alebo zvierat elektrickým prúdom a výskytom prepätia na zasiahnutých prvkoch. Prepätie je úmerné amplitúde a strmosti bleskového prúdu, indukčnosti konštrukcií a odporu uzemňovacích vodičov, ktorými je bleskový prúd zvedený do zeme. Aj pri vykonávaní ochrany pred bleskom môže priamy úder bleskom s vysokými prúdmi a strmosťou viesť k prepätiam niekoľkých megavoltov. Pri absencii ochrany pred bleskom sú dráhy šírenia bleskového prúdu nekontrolovateľné a jeho úder môže spôsobiť nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom, nebezpečných krokových a dotykových napätí, presahov na iné predmety;

tepelný, spojený s prudkým uvoľnením tepla pri priamom kontakte bleskozvodu s obsahom objektu a pri pretečení bleskového prúdu objektom. Energia uvoľnená v kanáli blesku je určená preneseným nábojom, dobou trvania záblesku a amplitúdou bleskového prúdu; a 95 % prípadov výbojov blesku táto energia (na základe odporu 1 Ohm) presahuje 5,5 J, je o dva až tri rády vyššia ako minimálna zápalná energia väčšiny zmesí plynov, pár a prachu so vzduchom používaných v priemyslu. Následne v takýchto prostrediach kontakt s bleskozvodom vždy vytvára riziko vznietenia (a v niektorých prípadoch výbuchu), to isté platí pre prípady preniknutia bleskozvodu do budov výbušných vonkajších inštalácií. Keď bleskový prúd preteká tenkými vodičmi, hrozí ich roztavenie a prasknutie;

mechanické, v dôsledku rázovej vlny šíriace sa z kanála blesku, a elektrodynamické sily pôsobiace na vodiče s bleskovými prúdmi. Tento náraz môže spôsobiť napríklad sploštenie tenkých kovových rúrok. Kontakt s bleskozvodom môže spôsobiť náhlu tvorbu pár alebo plynov v niektorých materiáloch, po ktorých nasleduje mechanické zlyhanie, ako je štiepanie dreva alebo praskanie betónu.

Sekundárne prejavy blesku sú spojené s pôsobením elektromagnetického poľa blízkych výbojov na objekt. Toto pole sa zvyčajne považuje za dve zložky: prvá je spôsobená pohybom nábojov vo zvodiči a kanáli blesku, druhá je spôsobená zmenou bleskového prúdu s časom. Tieto komponenty sa niekedy nazývajú elektrostatická a elektromagnetická indukcia.

Elektrostatická indukcia sa prejavuje vo forme prepätia, ktoré vzniká na kovových konštrukciách predmetu a závisí od bleskového prúdu, vzdialenosti od miesta dopadu a odporu uzemňovacej elektródy. Pri absencii správneho uzemňovacieho vodiča môže prepätie dosiahnuť stovky kilovoltov a vytvoriť riziko poranenia osôb a presahov medzi rôznymi časťami objektu.

Elektromagnetická indukcia je spojená s tvorbou EMF v kovových obvodoch, ktorá je úmerná strmosti bleskového prúdu a ploche pokrytej obvodom. Rozšírené komunikácie v moderných priemyselných budovách môžu vytvárať okruhy pokrývajúce veľkú plochu, v ktorých je možné vyvolať EMF niekoľko desiatok kilovoltov. V miestach zbiehania rozšírených kovových konštrukcií, v medzerách v otvorených obvodoch, hrozí nebezpečenstvo preskokov a iskier s možným rozptylom energie asi desatín joulu.

Ďalším typom nebezpečného úderu blesku je unášanie vysokého potenciálu pozdĺž komunikácií zavedených do objektu (drôty nadzemného elektrického vedenia, káble, potrubia). Ide o prepätie, ktoré vzniká na komunikáciách pri priamych a blízkych úderoch blesku a šíri sa vo forme vlny dopadajúcej na objekt. Nebezpečenstvo vzniká v dôsledku možných presahov z komunikácií do uzemnených častí objektu. Nebezpečenstvo predstavujú aj podzemné inžinierske siete, ktoré môžu zachytiť niektoré bleskové prúdy šíriace sa v zemi a priviesť ich do objektu.

5. KLASIFIKÁCIA CHRÁNENÝCH PREDMETOV

Závažnosť následkov úderu blesku závisí predovšetkým od nebezpečenstva výbuchu alebo požiaru budovy alebo stavby pod tepelnými účinkami blesku, ako aj iskier a stropov spôsobených inými typmi nárazov. Napríklad v odvetviach, ktoré sú neustále spojené s otvoreným ohňom, spaľovacími procesmi, používaním ohňovzdorných materiálov a konštrukcií, tok bleskového prúdu nepredstavuje veľké nebezpečenstvo. Naopak, prítomnosť výbušného prostredia vo vnútri objektu bude vytvárať hrozbu zničenia, ľudských obetí a veľkých materiálnych škôd.

Pri tak rozmanitých technologických podmienkach klásť na všetky objekty rovnaké požiadavky na ochranu pred bleskom by znamenalo buď do toho investovať, vykonávať nadmerné rezervy, alebo sa zmieriť s nevyhnutnosťou značných škôd spôsobených bleskom. Preto je v RD 34.21.122-87 prijatý diferencovaný prístup k realizácii ochrany pred bleskom rôznych objektov, v súvislosti s ktorým je v tabuľke. 1 tohto Pokynu sú budovy a stavby rozdelené do troch kategórií, líšiacich sa závažnosťou možných následkov úderu blesku.

Kategória I zahŕňa priemyselné priestory, v ktorých sa za normálnych technologických podmienok môžu nachádzať a vytvárať výbušné koncentrácie plynov, pár, prach, vlákna. Akýkoľvek úder blesku, ktorý spôsobí výbuch, vytvára zvýšené nebezpečenstvo zničenia a obetí nielen pre tento objekt, ale aj pre blízke objekty.

Kategória II zahŕňa priemyselné budovy a stavby, v ktorých dochádza k výskytu výbušnej koncentrácie v dôsledku porušenia bežného technologického režimu, ako aj vonkajšie inštalácie obsahujúce výbušné kvapaliny a plyny. Pre tieto objekty predstavuje úder blesku nebezpečenstvo výbuchu len vtedy, keď sa zhoduje s technologickou haváriou alebo s činnosťou dýchacích alebo havarijných ventilov vo vonkajších inštaláciách. Vzhľadom na mierne trvanie búrok na území ZSSR je pravdepodobnosť zhody týchto udalostí pomerne malá.

Do III. kategórie patria predmety, ktorých následky sú spojené s menšími materiálnymi škodami ako vo výbušnom prostredí. Patria sem budovy a stavby s požiarne nebezpečnými priestormi alebo stavebné konštrukcie s nízkou požiarnou odolnosťou, pre ktoré sa požiadavky na ochranu pred bleskom sprísňujú so zvyšujúcou sa pravdepodobnosťou zasiahnutia objektu (predpokladaný počet úderov blesku). Okrem toho do kategórie III patria predmety, ktorých porážka predstavuje nebezpečenstvo elektrických účinkov na ľudí a zvieratá: veľké verejné budovy, budovy pre hospodárske zvieratá, vysoké stavby, ako sú potrubia, veže, pamätníky. Napokon do kategórie III patria drobné stavby vo vidieckych oblastiach, kde sa najčastejšie používajú horľavé konštrukcie. Podľa štatistík tieto objekty tvoria významný podiel požiarov spôsobených búrkami. Vzhľadom na nízku cenu týchto budov sa ich ochrana pred bleskom vykonáva zjednodušenými metódami, ktoré si nevyžadujú značné materiálové náklady (s. 2.30).

Formálne je výpočet mimoriadne jednoduchý. Je potrebné poznať oblasť zúženia blesku do budovy S st a ich špecifickú hustotu n M v jej mieste. Súčin týchto hodnôt udáva priemerný očakávaný počet priamych bleskov za rok:

N M = n M S st (1)

Vo veľkej väčšine praktických situácií je N M T mol ≈ 1/N M (2)

Vo všetkých referenčných materiáloch je uvedená hodnota n M na 1 km 2 za rok. Preto sa vypočítaná hodnota T mol odhaduje v rokoch. Ak sa napríklad získa N M = 0,03, potom by sa mal očakávať jeden úder blesku v priemere za 1: 0,03 ≈ 33 rokov prevádzky.

Pojem „priemer“ je tu rozhodujúci. Úder blesku do konkrétnej budovy sa nemusí nevyhnutne stať za 33 rokov.Pred touto smutnou udalosťou, ak nemáte šťastie, to môže trvať len 1 - 2 roky a možno aj 100 rokov (pre šťastlivcov). Odhadovaný čas je platný priemer. Potvrdiť to môžu len dlhodobé štatistiky pozorovaní veľkého počtu budov rovnakého typu.

Tabuľka 1 je prevzatá z normatívneho dokumentu RD 34.21.122-87.

stôl 1

Ak chcete zistiť hodnotu n M , musíte sa najskôr pozrieť na mapu trvania búrok (je to aj v norme), odstrániť z nej priemerné ročné trvanie búrok pre lokalitu danej budovy a potom, pomocou tabuľky 1 získajte požadované nM. Netreba dodávať, aký približný bude výsledok výpočtu. Rád by som operoval s prísnejšími údajmi získanými napríklad systémom na diaľkové zaznamenávanie intenzity búrkovej činnosti s priestorovým rozlíšením aspoň 200 - 500 m. Bohužiaľ, na rozdiel od mnohých technicky vyspelých krajín má takýto systém napr. ešte nebol nasadený na území Ruska.

Je jasné, že v súčasnej situácii je zbytočné vynakladať veľké úsilie na rigorózny výpočet oblasti kontrakcie. Podľa skúseností z pozorovania štruktúr rôznych výšok sa predpokladá, že je obmedzená na líniu vzdialenú od vonkajšieho obvodu objektu vo vzdialenosti rovnajúcej sa 3 jeho výškam. Stavba je jednoduchá. Potom zostáva vypočítať ohraničenú plochu (vnútri modrej čiary na obr. 1) ľubovoľnou metódou, v extrémnych prípadoch pomocou buniek na milimetrovom papieri. Pri veľkej neistote v hodnote nM je nepravdepodobné, že by chyba vo výpočte plochy bola významná.

Obrázok 1

Stavebné prvky majú často rôzne výšky. V tomto prípade možno polomer kontrakcie odhadnúť z výšky najvyššieho prvku. Výsledok očakávaného počtu úderov potom poskytne horný odhad. Na spresnenie výpočtu je potrebné postaviť plochy pre všetky stavebné fragmenty rôznych výšok a nakresliť ich spoločnú vonkajšiu hranicu, ako je znázornené na obr. 2. Plocha ním ohraničená poskytne aktualizovanú oblasť kontrakcie pre budovu ako celok.

Obrázok 2

Realizované stavby platia len pre stavbu na samote. Susedné budovy alebo vysoké stromy môžu výrazne zmeniť výsledok. Predstavte si mestskú časť alebo záhradné družstvo, kde sú domy takmer chrbtom k sebe. Ich zóny bleskovej kontrakcie sa čiastočne prekrývajú. V dôsledku toho bude očakávaný počet štrajkov na každý z domov nižší. Pri porovnateľnej výške susedných budov možno predpokladať, že z nad sebou umiestnených úsekov zón zúženia blesku budú rovnomerne rozdelené medzi domy. Ak sú výšky zásadne odlišné a ich zóny kontrakcie sa prekrývajú o významný zlomok, je potrebné použiť počítačový výpočet. To isté by sa malo urobiť v prípade, keď zákazník vyžaduje veľkú presnosť.

V praxi zriedkavo vzniká potreba precíznejších výpočtov. Odhad počtu úderov blesku pre odľahlú budovu možno vždy považovať za limit a chyba aj na úrovni významného čísla je celkom prijateľná z dôvodu hrubého odhadu hustoty bleskových výbojov na území Ruska. .

sťažovať sa

Oddiel 2. Kanalizácia elektriny

Kapitola 2.5. Nadzemné elektrické vedenia s napätím nad 1 kV

Klimatické podmienky a zaťaženie

2.5.38. Pri výpočte nadzemných vedení a ich prvkov by sa mali brať do úvahy klimatické podmienky - tlak vetra, hrúbka ľadovej steny, teplota vzduchu, stupeň agresívnych vplyvov prostredia, intenzita búrkovej činnosti, tanec drôtov a káblov, vibrácie.

Určenie návrhových podmienok pre vietor a ľad by sa malo vykonať na základe príslušných máp klimatického členenia územia Ruskej federácie (obr. 2.5.1, 2.5.2 - pozri farebnú prílohu) s upresnením v prípade potreby o ich parametroch smerom nahor alebo nadol podľa regionálnych máp a dlhodobých materiálových pozorovaní hydrometeorologických staníc a meteorologických staníc na rýchlosť vetra, hmotnosť, veľkosť a typ ľadovcových nánosov. V málo prebádaných oblastiach* sa na tento účel môžu organizovať špeciálne prieskumy a pozorovania.

* Málo prebádané oblasti zahŕňajú hornatý terén a oblasti, kde je len jedna reprezentatívna meteorologická stanica na 100 km trolejového vedenia na charakterizáciu klimatických podmienok.

Obr.2.5.1. Mapa regionalizácie územia Ruskej federácie tlakom vetra.

Obr.2.5.2. Mapa zónovania územia Ruskej federácie podľa hrúbky ľadovej steny.

V prípade absencie regionálnych máp sa hodnoty klimatických parametrov spresňujú spracovaním relevantných údajov z dlhodobého pozorovania v súlade s metodickým pokynom (MU) na výpočet klimatických záťaží trolejového vedenia a zostavenie regionálnych máp s frekvenciou 1. čas za 25 rokov.

Základom pre zónovanie tlaku vetra sú hodnoty maximálnych rýchlostí vetra s 10-minútovým intervalom rýchlosti spriemerovania vo výške 10 m s frekvenciou 1 krát za 25 rokov. Zónovanie ľadu sa vykonáva podľa maximálnej hrúbky steny valcových nánosov ľadu v hustote 0,9 g/cm 3 na drôte s priemerom 10 mm, umiestnenom vo výške 10 m nad zemou, s frekvenciou 1. čas za 25 rokov.

Teplota vzduchu sa určuje na základe údajov z meteorologických staníc s prihliadnutím na ustanovenia stavebných predpisov a predpisov a na pokyny týchto Pravidiel.

Intenzitu búrkovej činnosti je potrebné určiť na základe zonačných máp územia Ruskej federácie podľa počtu búrkových hodín za rok (obr. 2.5.3 - viď farebná príloha), regionálnych máp s príp. objasnenie, ak je to potrebné, podľa meteorologických staníc o priemernom ročnom trvaní búrok.

Obr.2.5.3. Mapa zónovania územia Ruskej federácie podľa priemerného ročného trvania búrok v hodinách.

Stupeň agresívneho vplyvu na životné prostredie sa určuje s prihliadnutím na ustanovenia SNiP a štátnych noriem obsahujúcich požiadavky na používanie nadzemných vedení, kapitola 1.9 a pokyny tejto kapitoly.

Vymedzenie regiónov podľa frekvencie opakovania a intenzity tanca drôtov a káblov by sa malo vykonávať podľa územnej mapy územia Ruskej federácie (obr. 2.5.4 - pozri farebnú prílohu) s objasnením podľa prevádzkové údaje.

Obr.2.5.4. Mapa zónovania územia Ruskej federácie podľa tanca drôtov.

Podľa frekvencie opakovania a intenzity tanca drôtov a káblov je územie Ruskej federácie rozdelené na oblasti s miernym tancom drôtov (frekvencia opakovania tanca je 1-krát za 5 rokov a menej) a s častý a intenzívny tanec drôtov (frekvencia opakovania je viac ako 1 krát za 5 rokov).

2.5.39. Pri určovaní klimatických podmienok treba brať do úvahy vplyv vlastností mikroreliéfu terénu na intenzitu námrazy a rýchlosť vetra (malé kopce a priehlbiny, vysoké násypy, rokliny, trámy a pod.) a v horských oblastiach - vlastnosti mikro- a mezoreliéfu terénu (hrebene, svahy, náhorné oblasti, dná dolín, medzihorské doliny atď.).

2.5.40. Hodnoty maximálnych tlakov vetra a hrúbok ľadovej steny pre trolejové vedenia sa stanovujú vo výške 10 m nad terénom s frekvenciou 1 krát za 25 rokov (štandardné hodnoty).

2.5.41. Štandardný tlak vetra W 0, čo zodpovedá 10-minútovému intervalu priemerovania rýchlosti vetra ( V 0), vo výške 10 m nad terénom sa berie podľa tabuľky 2.5.1 v súlade s zónovou mapou územia Ruska tlakom vetra (obr. 2.5.1) alebo podľa regionálnych zónových máp.

Tabuľka 2.5.1. Štandardný tlak vetra W 0 vo výške 10 m nad zemou.

Normatívny tlak vetra získaný počas spracovania údajov o počasí by sa mal zaokrúhliť nahor na najbližšiu vyššiu hodnotu uvedenú v tabuľke 2.5.1.

tlak vetra W určená vzorcom, Pa

Tlak vetra nad 1500 Pa by sa mal zaokrúhliť nahor na najbližší vyšší násobok 250 Pa.

Pre nadzemné vedenia 110-750 kV by mal byť štandardný tlak vetra najmenej 500 Pa.

Pri trolejových vedeniach budovaných v ťažko dostupných oblastiach sa odporúča odoberať tlak vetra pre príslušnú oblasť o jeden vyšší, ako je akceptovaný pre daný región podľa regionálnych zonačných máp alebo na základe spracovania dlhodobých pozorovaní.

2.5.42. Pre úseky trolejového vedenia budované v podmienkach umožňujúcich prudké zvýšenie rýchlosti vetra (vysoký breh veľkej rieky, kopec, ktorý ostro vyčnieva nad okolie, hrebeňové pásma hrebeňov, medzihorské údolia otvorené silnému vetru, pobrežný pás morí a oceánov, veľkých jazier a nádrží do 3 – 5 km), pri absencii údajov z pozorovania by sa štandardný tlak vetra mal zvýšiť o 40 % v porovnaní s tlakom prijatým pre danú oblasť. Získané hodnoty by sa mali zaokrúhliť nahor na najbližšiu hodnotu uvedenú v tabuľke 2.5.1.

2.5.43. Štandardný tlak vetra s ľadom W g s frekvenciou 1 krát za 25 rokov sa určuje podľa vzorca 2.5.41, podľa rýchlosti vetra s ľadom v G.

Rýchlosť vetra v r sa berie podľa regionálneho zónovania zaťaženia vetrom v prípade poľadovice alebo sa určuje z údajov pozorovania v súlade s pokynmi na výpočet klimatických zaťažení. Pri absencii regionálnych máp a pozorovacích údajov. Pre nadzemné vedenia do 20 kV by sa mal štandardný tlak vetra počas ľadu odoberať najmenej 200 Pa, pre nadzemné vedenia 330-750 kV - najmenej 160 Pa.

Štandardné tlaky vetra (rýchlosti vetra) s ľadom sa zaokrúhľujú nahor na najbližšie nasledujúce hodnoty, Pa (m/s): 80 (11), 120 (14), 160 (16), 200 (18), 240 (20), 280 (21), 320 (23), 360 (24).

Hodnoty vyššie ako 360 Pa by sa mali zaokrúhliť na najbližší násobok 40 Pa.

2.5.44. Tlak vetra na drôty trolejového vedenia je určený výškou zníženého ťažiska všetkých drôtov, na kábloch - výškou ťažiska káblov, na konštrukcii vzdušných vedení - výška stredov zón, počítaná od značky zemského povrchu v mieste inštalácie podpery. Výška každej zóny by nemala byť väčšia ako 10 m.

Pre rôzne výšky ťažiska drôtov, káblov, ako aj stredy zón konštrukcie nadzemných vedení sa tlak vetra určí vynásobením jeho hodnoty koeficientom K w , brané podľa tabuľky 2.5.2.

Tabuľka 2.5.2. Zmena koeficientu K w na výšku v závislosti od typu terénu.

Poznámka. Typy terénu sa riadia definíciami uvedenými v 2.5.6.

Výsledné hodnoty tlaku vetra by sa mali zaokrúhliť na celé číslo nahor. Pre stredné výšky hodnoty koeficientov K w sú určené lineárnou interpoláciou.

Výška zníženého ťažiska drôtov alebo káblov h pr pre celkové rozpätie je určené vzorcom, m

,

kde h cp - aritmetická stredná hodnota výšky upevnenia vodičov k izolátorom alebo aritmetická stredná hodnota výšky upevnenia káblov k podpere, počítaná od zemných značiek v miestach inštalácie podpier, m;

f- priehyb drôtu alebo kábla v strede rozpätia pri najvyššej teplote, m

2.5.45. Pri výpočte drôtov a káblov by sa mal vietor brať pod uhlom 90 ° k osi nadzemného vedenia.

Pri výpočte podpier by sa mal vietor brať tak, ako je nasmerovaný pod uhlom 0 °, 45 ° a 90 ° k osi trolejového vedenia, zatiaľ čo pre rohové podpery sa vytvorí smer osy vonkajšieho uhla otáčania. susednými úsekmi vedenia sa berie ako os trolejového vedenia.

2.5.46. Normatívna hrúbka ľadovej steny b e s hustotou 0,9 g / cm 3 treba brať podľa tabuľky 2.5.3 v súlade s zónovou mapou územia Ruska podľa hrúbky ľadovej steny (pozri obr. 2.5.2) alebo podľa regionálnej zónové mapy.

Tabuľka 2.5.3. Normatívna hrúbka steny ľadu b e pre výšku 10 m nad zemou.

Normatívne hrúbky ľadových stien získané pri spracovaní meteorologických údajov sa odporúča zaokrúhliť na najbližšiu vyššiu hodnotu uvedenú v tabuľke 2.5.3.

V špeciálnych oblastiach na ľade by sa mala brať hrúbka ľadovej steny získaná spracovaním údajov o počasí, zaokrúhlená na 1 mm.

Pre vzdušné vedenia 330-750 kV by štandardná hrúbka ľadovej steny mala byť aspoň 15 mm.

Pri trolejových vedeniach vybudovaných v ťažko dostupných oblastiach sa odporúča odobrať hrúbku ľadovej steny zodpovedajúcu ploche o jednu väčšiu, ako je akceptovaná pre daný región podľa regionálnych zonačných máp alebo na základe spracovania meteorologických údajov.

2.5.47. Pri absencii pozorovacích údajov pre úseky nadzemných vedení prechádzajúcich cez priehrady a priehrady vodných stavieb, v blízkosti chladiacich nádrží, chladiacich veží, rozprašovacích bazénov v oblastiach s nižšou teplotou nad mínus 45 °C, I štandardná hrúbka ľadovej steny b e by sa malo odoberať o 5 mm viac ako pre priľahlé úseky nadzemných vedení a pre oblasti s nižšou teplotou mínus 45 ° a nižšou - 10 mm.

2.5.48. Normatívne zaťaženie vetrom počas ľadu na drôte (kábli) sa určuje podľa 2.5.52, berúc do úvahy podmienenú hrúbku ľadovej steny b y, ktorá je akceptovaná podľa regionálneho členenia zaťaženia vetrom v prípade poľadovice alebo sa vypočíta podľa smerníc pre výpočet klimatických zaťažení. Pri absencii regionálnych máp a pozorovacích údajov b y= b e.

2.5.49. Hrúbka ľadovej steny ( b uh, b s) na drôtoch nadzemného vedenia sa určuje vo výške zníženého ťažiska všetkých drôtov, na kábloch - vo výške ťažiska káblov. Výška zníženého ťažiska drôtov a káblov sa určuje v súlade s 2.5.44.

Hrúbka steny ľadu na drôtoch (kábloch) vo výške ich zníženého ťažiska viac ako 25 m sa určí vynásobením jej hodnoty koeficientmi K ja a K d podľa tabuľky 2.5.4. V tomto prípade by sa počiatočná hrúbka ľadovej steny (pre výšku 10 ma priemer 10 mm) mala brať bez zvýšenia uvedeného v 2.5.47. Získané hodnoty hrúbky steny ľadu sú zaokrúhlené na 1 mm.

Tabuľka 2.5.4. Šance K ja a K d, berúc do úvahy zmeny v hrúbke ľadovej steny.

Poznámka. Pre stredné výšky a priemery sú hodnoty koeficientov Kj a Kd určené lineárnou interpoláciou.

Keď je výška zníženého ťažiska drôtov alebo káblov do 25 m, nezavádzajú sa žiadne korekcie hrúbky ľadovej steny na drôtoch a kábloch v závislosti od výšky a priemeru drôtov a káblov.

2.5.50. Pre úseky nadzemných vedení vybudovaných v horských oblastiach pozdĺž orograficky chránených kľukatých a úzkych svahových údolí a roklín, bez ohľadu na výšku nadmorskej výšky, normatívna hrúbka ľadovej steny b e sa odporúča odobrať nie viac ako 15 mm. V tomto prípade by sa nemal brať do úvahy koeficient K ja

2.5.51. Teploty vzduchu – priemerná ročná, najnižšia, ktorá sa berie ako absolútne minimum, najvyššia, ktorá sa berie ako absolútne maximum – sú určené stavebnými predpismi a predpismi a z údajov pozorovania, zaokrúhlené na násobky piatich.

Teplota vzduchu pri štandardnom tlaku vetra W 0 by sa mala brať ako mínus 5 °C, s výnimkou oblastí s priemernou ročnou teplotou mínus 5 °C a menej, pre ktoré by sa mala brať ako mínus 10 °C.

Teplota vzduchu počas ľadových podmienok pre oblasti s nadmorskou výškou do 1000 m n. m. by sa mala rovnať mínus 5 °C, zatiaľ čo pre oblasti s priemernou ročnou teplotou mínus 5 °C a nižšou by teplota vzduchu počas ľadových podmienok mala byť rovná sa mínus 10 °C. V horských oblastiach s nadmorskými výškami nad 1000 m a do 2000 m by sa teplota mala rovnať mínus 10 ° C, viac ako 2 000 m - mínus 15 ° C. V oblastiach, kde je teplota počas poľadovice pod mínus 15 °C, treba brať podľa skutočných údajov.

kde α w - koeficient zohľadňujúci nerovnomernosť tlaku vetra pozdĺž rozpätia nadzemného vedenia, ktorý sa rovná:

Stredné hodnoty α w sú určené lineárnou interpoláciou;

K l - koeficient zohľadňujúci vplyv dĺžky rozpätia na zaťaženie vetrom, rovný 1,2 pri dĺžke rozpätia do 50 m, 1,1 - pri 100 m, 1,05 - pri 150 m, 1,0 - pri 250 m alebo viac ( stredné hodnoty K l sú určené interpoláciou);

K w je koeficient, ktorý zohľadňuje zmenu tlaku vetra pozdĺž výšky v závislosti od typu terénu, určený podľa tabuľky 2.5.2;

C x - koeficient odporu, braný rovný: 1,1 - pre drôty a káble bez ľadu, s priemerom 20 mm alebo viac; 1.2 - pre všetky drôty a káble pokryté ľadom a pre všetky drôty a káble bez ľadu, s priemerom menším ako 20 mm;

W– štandardný tlak vetra, Pa, v uvažovanom režime:

W=W0– určuje sa podľa tabuľky 2.5.1 v závislosti od veternej oblasti;

W = W g– určené podľa 2.5.43;

F- plocha pozdĺžneho diametrálneho rezu drôtu, m 2 (s ľadom, berúc do úvahy podmienenú hrúbku ľadovej steny b y);

φ je uhol medzi smerom vetra a osou trolejového vedenia.

Oblasť pozdĺžneho priemeru drôtu (kábla) F určuje sa podľa vzorca, m 2

,

kde d– priemer drôtu, mm;

Ki a Kd- koeficienty, ktoré zohľadňujú zmenu hrúbky ľadovej steny pozdĺž výšky av závislosti od priemeru drôtu a sú určené podľa tabuľky 2.5.4;

b y – podmienená hrúbka steny ľadu, mm, sa berie v súlade s 2.5.48;

l - dĺžka rozpätia vetra, m

2.5.53. Regulačné lineárne zaťaženie ľadom na 1 m drôtu a kábla P g n je určené vzorcom, N/m

kde Ki a Kd koeficienty, ktoré zohľadňujú zmenu hrúbky ľadovej steny pozdĺž výšky a v závislosti od priemeru drôtu a berú sa podľa tabuľky 2.5.4;

b e – hrúbka steny ľadu, mm, podľa 2.5.46;

d– priemer drôtu, mm;

ρ - hustota ľadu rovná 0,9 g / cm3;

g- zrýchlenie voľného pádu rovnajúce sa 9,8 m/s 2 .

,

kde P w n - štandardné zaťaženie vetrom podľa 2.5.52;

Υ nw je faktor spoľahlivosti pre zodpovednosť, ktorý sa rovná: 1,0 - pre nadzemné vedenia do 220 kV; 1.1 - pre nadzemné vedenia 330-750 kV a nadzemné vedenia postavené na dvojokruhových a viackruhových podperách, bez ohľadu na napätie, ako aj pre jednotlivé obzvlášť kritické jednokruhové nadzemné vedenia do 220 kV, ak je to opodstatnené;

Υ p - regionálny koeficient, braný od 1 do 1,3. Hodnota koeficientu sa berie na základe prevádzkových skúseností a je uvedená v zadaní pre návrh nadzemných vedení;

Υ f je bezpečnostný faktor zaťaženia vetrom rovný 1,1.

2.5.55. Odhadované lineárne zaťaženie ľadom na 1 m drôtu (kábla) P g.p pri mechanickom výpočte drôtov a káblov podľa metódy prípustných napätí je určená vzorcom, N / m

,

kde P r n - normatívne lineárne zaťaženie ľadom, akceptované podľa 2.5.53;

Υ nw - faktor spoľahlivosti pre zodpovednosť, ktorý sa rovná: 1,0 - pre nadzemné vedenia do 220 kV; 1.3 - pre nadzemné vedenia 330-750 kV a nadzemné vedenia postavené na dvojokruhových a viackruhových podperách, bez ohľadu na napätie, ako aj pre jednotlivé obzvlášť kritické jednokruhové nadzemné vedenia do 220 kV, ak je to opodstatnené;

Υ p je regionálny koeficient rovný od 1 do 1,5. Hodnota koeficientu sa berie na základe prevádzkových skúseností a je uvedená v zadaní pre návrh nadzemných vedení;

Υ f je koeficient spoľahlivosti pre zaťaženie ľadom rovný 1,3 pre ľadové oblasti I a II; 1.6 - pre oblasti na ľade III a vyššie;

Υ d je koeficient pracovných podmienok rovný 0,5.

2.5.56. Pri výpočte aproximácií častí vedúcich prúd ku konštrukciám, výsadbám a nosným prvkom sa vypočítané zaťaženie vetrom na drôty (káble) určuje podľa 2.5.54.

2.5.57. Pri určovaní vzdialeností od drôtov k povrchu zeme a k pretínajúcim sa objektom a výsadbám sa vypočítané lineárne zaťaženie drôtov ľadom berie podľa 2.5.55.

2.5.58. Normatívne zaťaženie vetrom na nosnej konštrukcii je definované ako súčet priemernej a pulzačnej zložky.

2.5.59. Regulačná priemerná zložka zaťaženia vetrom na podperu Q c n je určené vzorcom, N

,

kde K w - prijaté podľa 2.5.44; W– prijaté podľa 2.5.52; C x - aerodynamický koeficient, určený v závislosti od typu konštrukcie, v súlade so stavebnými predpismi a predpismi;

A- priemetná plocha, ohraničená obrysom konštrukcie, jej časti alebo prvku z náveternej strany na rovinu kolmú na prúdenie vetra, vypočítaná z vonkajšieho rozmeru, m 2.

Pre stĺpové konštrukcie z valcovanej ocele pokrytej ľadom, pri urč A berie sa do úvahy námraza konštrukcie s hrúbkou ľadovej steny b y s výškou podpery viac ako 50 m, ako aj pre regióny s ľadom V a viac, bez ohľadu na výšku podpier.

Pre železobetónové a drevené stožiare, ako aj oceľové stožiare s potrubnými prvkami námraza konštrukcií pri určovaní zaťaženia Q c n sa neberie do úvahy.

2.5.60. Regulačná pulzujúca zložka zaťaženia vetrom* Q p n pre podpery do výšky 50 m je akceptované:

pre voľne stojace jednostĺpové oceľové stožiare:

pre voľne stojace portálové oceľové podpery:

pre voľne stojace železobetónové podpery (portálové a jednostĺpové) na odstredených stojanoch:

pre samostatne stojace jednostĺpové železobetónové stožiare nadzemných vedení do 35 kV:

pre oceľové a železobetónové podpery s výstuhami, keď sú zavesené na základoch:

Normatívna hodnota pulzujúcej zložky zaťaženia vetrom pre voľne stojace podpery s výškou nad 50 m, ako aj pre iné typy podpier, ktoré nie sú uvedené vyššie, bez ohľadu na ich výšku, sa určuje v súlade so stavebnými predpismi a pravidlá pre zaťaženie a nárazy.

Pri výpočtoch drevených podpier sa neberie do úvahy pulzujúca zložka zaťaženia vetrom.

2.5.61. Normatívne zaťaženie ľadom na konštrukciách kovových podpier J n je určené vzorcom, N

,

kde - sú akceptované podľa 2.5.53;

- koeficient zohľadňujúci pomer plochy povrchu prvku vystaveného námraze k celkovému povrchu prvku a považuje sa za rovný:

0,6 - pre plochy na ľade do IV s výškou podpier viac ako 50 m a pre plochy na ľade V a vyššie, bez ohľadu na výšku podpier;

A 0 - plocha celkového povrchu prvku, m 2.

Pre ľadové plochy do IV, s výškou podpery menšou ako 50 m, sa nánosy ľadu na podperách neberú do úvahy.

Pri železobetónových a drevených stožiaroch, ako aj oceľových stožiaroch s rúrkovými prvkami sa neberie do úvahy nános ľadu.

2.5.62. Návrhové zaťaženie vetrom na drôty (káble) vnímané podperami je určené vzorcom N

,

– je akceptovaný podľa 2.5.54;

- bezpečnostný faktor pre zaťaženie vetrom, rovnaký pre drôty (káble) pokryté ľadom a bez ľadu:

,

kde Q n c je normatívna priemerná zložka zaťaženia vetrom prijatá podľa 2.5.59;

Q n p je normatívna pulzujúca zložka zaťaženia vetrom, braná podľa 2.5.60;

Υ n.w., Υ

Υ f je bezpečnostný faktor zaťaženia vetrom rovný:

1.3 - pri výpočte pre prvú skupinu medzných stavov;

1.1 - pri výpočte pre druhú skupinu medzných stavov.

kde Υ n.w., Υ p sú akceptované podľa 2.5.54;

K w sa berie podľa 2.5.44;

Priemerné ročné trvanie búrok. Špecifická hustota bleskovnM.. Zmršťovací polomer Rst.. Počet priamych úderov blesku do objektu.. Stupeň nebezpečenstva blesku.

Úlohou projektanta je zabezpečiť spoľahlivý a účelný systém ochrany objektu pred bleskom v projekte. Pre stanovenie dostatočného množstva ochranných opatrení, ktoré poskytujú účinnú ochranu pred bleskom, je potrebné predstaviť si predpokladaný počet priamych úderov blesku do chránenej stavby. ATV prvom rade frekvencia priamych bleskov závisí od frekvencie búrok v mieste objektu.

Za polárnym kruhom teda nie sú takmer žiadne búrky a v južných oblastiach severného Kaukazu, na území Krasnodar, v subtropickom pásme alebo v niektorých oblastiach Sibíri a Ďalekého východu sú búrky častým javom. Na posúdenie búrkovej činnosti existujú regionálne mapy intenzity búrkovej činnosti, ktoré uvádzajú priemerné trvanie búrok v hodinách za rok. Samozrejme, tieto karty nie sú ani zďaleka dokonalé. Napriek tomu sú vhodné na orientačné odhady. Napríklad pre strednú časť Ruska môžeme hovoriť o 30 – 60 búrkových hodinách za rok, čo zodpovedá 2 – 4 úderom blesku za rok na 1 km. 2 zemského povrchu.

Špecifická hustota výbojov blesku

Priemerný ročný počet úderov blesku na 1 km 2 zemského povrchu alebo špecifická hustota výbojov blesku ( nM) sa určuje podľa meteorologických pozorovaní v mieste objektu. Ak nie je známy, možno ho vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

nM = 6,7*T d /100 (1/km za 2 roky)

Odhad frekvencie úderov blesku cez polomer kontrakcie

Po určení špecifickej hustoty bleskových výbojov musí projektant odhadnúť, aký podiel týchto bleskov spadne do chráneného objektu.
Odhad možno vykonať pomocou polomeru kontrakcie (Rst). Skúsenosti ukazujú, že objekt s výškou h v priemere priťahuje k sebe všetky blesky z diaľky až do: Rst ≈ 3 h.

Toto je polomer kontrakcie. V pláne je potrebné nakresliť čiaru, ktorá je oddelená od vonkajšieho obvodu objektu vzdialenosťou Rst. Čiara obmedzí oblasť kontrakcie (Sst). Dá sa vypočítať akýmikoľvek dostupnými metódami (aj podľa buniek na milimetrovom papieri).

Takýto odhad je vhodný aj pre objekty zložitého tvaru, ktorých jednotlivé fragmenty majú zásadne rozdielne výšky. V blízkosti každého z fragmentov je na základe ich špecifickej výšky vytvorená krivka, ktorá obmedzuje jeho vlastnú oblasť kontrakcie. Prirodzene sa čiastočne prekrývajú. Do úvahy by sa mala brať len oblasť ohraničená vonkajším obalom, ako je znázornené na obr. 1. Táto oblasť určí predpokladaný počet úderov blesku.
Obr.1

Počet priamych úderov blesku do chráneného objektu sa určí jednoducho: hodnota kontrakčnej plochy vyjadrená v kilometroch štvorcových sa vynásobí mernou hustotou výbojov blesku:

N M = nM*Sv.

Praktické závery

Z tejto metodiky vyplýva niekoľko zrejmých dôsledkov.
Po prvé, počet úderov blesku do jedného sústredeného objektu, ako je veža alebo podpera, ktorého výška je oveľa väčšia ako ostatné celkové rozmery, bude úmerný druhej mocnine jeho výšky (Sst=π(3h) 2 ) a pre predĺžené objekty (napríklad v blízkosti elektrického vedenia) - úmerné výške k prvému stupňu. Ostatné konfiguračné objekty zaberajú medzipolohu.

Po druhé, keď sa veľa objektov hromadí v obmedzenom priestore, keď sa ich oblasti zúženia čiastočne prekrývajú (mestská zástavba), počet úderov blesku do každého z objektov bude zreteľne menší ako do toho istého objektu na otvorenom priestranstve.
V podmienkach hustého rozvoja, keď je voľný priestor medzi objektmi oveľa menší ako ich výška, potom každý z objektov bude prakticky zbierať blesky iba z oblasti svojej strechy a jeho výška prestane hrať žiadnu významnú úlohu. . To všetko presvedčivo potvrdzujú prevádzkové skúsenosti.

Stupeň nebezpečenstva blesku

Pri posudzovaní stupňa nebezpečenstva blesku existuje jedna nuansa, ktorá sa najlepšie vysvetľuje príkladom. Predpokladajme, že je odhadnutý počet dopadov na anténny stožiar vysoký 30 m. S dobrou presnosťou môžeme predpokladať, že oblasť jeho kontrakcie je kruh s polomerom Rst ≈ 3h = 90 m a rovná sa Sst = 3,14 * ( 90) 2 ≈25 000 m 2 = 0,025 km 2 .

Ak je na mieste stožiara, špecifická hustota výbojov blesku nM\u003d 2, potom by mal stožiar v priemere ročne nabrať Nm \u003d 0,025 x 2 \u003d 0,05 úderov blesku. To znamená, že za každých 1/Nm = 20 rokov prevádzky dôjde v priemere k 1 úderu blesku. Prirodzene, nie je možné vedieť, kedy k tomu skutočne dôjde: môže sa to stať s rovnakou pravdepodobnosťou kedykoľvek, v prvom roku aj v dvadsiatom roku prevádzky.

Ak zhodnotíme mieru nebezpečenstva blesku pre konkrétny anténny stožiar z pohľadu majiteľov mobilných telefónov, potom zrejme zvládneme prerušenie komunikácie, ktoré môže nastať raz za 20 rokov prevádzky. Samotná telefónna spoločnosť môže mať zásadne odlišný prístup. Ak prevádzkuje nie jeden, ale 100 anténnych systémov, potom sa spoločnosť pravdepodobne neuspokojí s perspektívou ročných opráv v priemere 100/20 = 5 anténnych jednotiek.

Treba tiež povedať, že odhad frekvencie priamych bleskov sám o sebe hovorí málo. V skutočnosti nie je dôležitá frekvencia úderov blesku, ale posúdenie pravdepodobnosti ich možných ničivých následkov, čo umožňuje určiť realizovateľnosť určitých opatrení na ochranu pred bleskom. Prečítajte si o tomto článku na blogu: