Эвакуация людей при пожаре

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Расчет времени эвакуации людеи? из здания в аварии?ных ситуациях
• 2. Расчет времени эвакуации. Определение количества необходимых огнетушителей
• 2.1 Вычисление расчётного времени эвакуации
• 2.2 Необходимое (нормируемое) время эвакуации
• 2.3 Определение количества необходимых огнетушителей
• 3. Молниезащита зданий и сооружений
• 3.1 Общие понятия о молниезащите и зонах защиты молниеотводов
• 3.2 Конструкция молниеотводов
• 3.3 Заземлители молниезащиты
• 3.4 Допустимые расстояния S от заземлителя до других сооружений
• 3.5 Нормирование сопротивления заземления
• 3.6 Область использования заземлителей
• 4. Порядок расчета молниезащиты
• 5. Расчет молниезащиты
• Приложение


Введение

Эвакуация людей при пожаре - это вынужденный процесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу или в безопасную зону из помещений, в которых возможно воздействие на людей, опасных факторов пожара (ОФП) или при возникновении непосредственной угрозы этого воздействия.

Эвакуацией также считается несамостоятельное перемещение людей, относящихся к маломобильным группам населения, осуществляемое при помощи обслуживающего персонала, личного состава пожарной охраны и других лиц, в том числе с использованием спасательных средств и средств индивидуальной защиты.

Эвакуация осуществляется эвакуационными путями через эвакуационные выходы, указанными в плане эвакуации при пожаре.

Каждое здание и сооружение должны иметь объемно-планировочные решения и конструктивные исполнения эвакуационных путей, обеспечивающие безопасную эвакуацию людей при пожаре. При невозможности безопасной эвакуации людей должна быть обеспечена их защита посредством применения систем коллективной защиты.

Особое внимание уделяется своевременной эвакуации людей при пожаре или другом стихийном бедствии из мест их массового пребывания (лечебные, оздоровительные, культурно-зрелищные, образовательные организации, объекты торговли и общественного питания и т.п.). Для эвакуации со всех этажей зданий людей с ограниченными возможностями передвижения допускается предусматривать на этажах вблизи лифтов, предназначенных для групп населения с ограниченными возможностями передвижения, и (или) на лестничных клетках устройство безопасных зон, в которых они могут находиться до прибытия спасательных подразделений. При этом к указанным лифтам предъявляются такие же требования, как к лифтам для транспортировки подразделений пожарной охраны. Такие лифты могут использоваться для спасения людей с ограниченными возможностями передвижения во время пожара.

Руководители организации и тушения пожара, а также лица, проводящие спасательные работы, обязаны в кратчайший срок, в зависимости от обстановки и состояния людей, организовать и провести их эвакуацию из помещений, приняв меры к предотвращению паники. Если по прибытии на пожар эвакуация людей проходит спокойно, руководитель тушения пожара (РТП) принимает меры к полному их удалению из помещений, привлекая для этой цели обслуживающий персонал. Основные силы и средства подразделений в этих случаях используются для спасения людей из задымленных помещений и тушения пожара. Если создалась реальная угроза людям и пути эвакуации отрезаны огнем и дымом, РТП вводит все основные силы и средства для защиты путей эвакуации людей и проведения спасательных работ. В первую очередь эвакуируют людей из мест, где возможно быстрое проникновение продуктов горения и резкое повышение температуры. Для пресечения паники используют электромегафоны и другие средства звуковой связи, а также подают пожарные стволы на тушение видимых людям очагов пожара. Основные и запасные пути эвакуации могут быть использованы для введения сил и средств пожарной охраны на тушение при отсутствии людей в помещениях или после окончания их эвакуации.

Безопасная эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре считается обеспеченной, если интервал времени от момента обнаружения пожара до завершения процесса эвакуации людей в безопасную зону не превышает необходимого времени эвакуации людей при пожаре.



1. Расчет времени эвакуации людей из здания в аварийных ситуациях

Определение расчетного (фактического) времени эвакуации людей из зданий и помещений можно представить в виде общей схемы, состоящей из 4-х основных частей:

1) В начале производится анализ объемно-планировочных решений здания, прогнозируется развитие процессов горения, составляется предварительная схема эвакуации, включающая в себя участки и маршруты эвакуации (блоки 1, 2, 3).

2) Производится расчет первоначальных (тупиковых) этапов эвакуации для каждого маршрута (блоки 4, 5, 6).

3) Производится последовательный расчет промежуточных участков, начиная от смежных с диктующими, заканчивая эвакуационным выходом из здания (помещения) (блоки 7, 8).

4) Суммируется время эвакуации по каждому из маршрутов, определяется расчетное время эвакуации.

Согласно нормам (СНиП П-А. 5-62, п. 4.1) эвакуационными выходами считаются дверные проемы, если они ведут из помещений непосредственно наружу; в лестничную клетку с выходом наружу непосредственно или через вестибюль; в проход или коридор с непосредственным выходом наружу или в лестничную клетку; в соседние помещения того же этажа, обладающие огнестойкостью не ниже III степени, не содержащие производств, относящихся по пожарной опасности к категориям А, Б и В, и имеющие непосредственный выход наружу или в лестничную клетку (см. приложение А) [2].



Все проемы, в том числе и дверные, не обладающие указанными выше признаками, не считаются эвакуационными и в расчет не принимаются.

К эвакуационным путям относят такие, которые ведут к эвакуационному выходу и обеспечивают безопасное движение в течение определенного времени. Наиболее распространенными путями эвакуации являются проходы, коридоры, фойе и лестницы. Пути сообщения, связанные с механическим приводом (лифты, эскалаторы), не относятся к путям эвакуации, так как всякий механический привод связан с источниками энергии, которые могут при пожаре или аварии выйти из строя.

Запасными выходами называют такие, которые не используются при нормальном движении, но могут быть использованы в случае необходимости при вынужденной эвакуации. Установлено, что люди обычно пользуются при вынужденной эвакуации входами, которые ими использовались при нормальном движении. Поэтому в помещениях с массовым пребыванием людей запасные выходы в расчет эвакуации не принимаются [1].

Основными параметрами, характеризующими процесс эвакуации из зданий и сооружений, являются:

плотность людского потока (D);

скорость движения людского потока (v);

пропускная способность пути (Q);

интенсивность движения (q);

длина эвакуационных путей, как горизонтальных, так и наклонных;

ширина эвакуационных путей.

Плотность людских потоков. Плотность людских потоков можно измерять в различных единицах. Так, например, для определения длины шага человека и скорости его движения удобно знать среднюю длину участка эвакуационного пути, приходящуюся на одного человека. Длина шага человека принимается равной длине участка пути, приходящейся на человека, за вычетом длины ступни (рисунок 1).



Рисунок 1 - Схема к определению длины шага и линейной плотности

В производственных зданиях или помещениях с небольшой заселенностью плотность может быть более 1 м/чел. Плотность, измеряемую длиной пути на одного человека, принято называть линейной и измерять в м/чел. Обозначим линейную плотность Д.

Более наглядной единицей измерения плотности людских потоков является плотность, отнесенная к единице площади эвакуационного пути и выражаемая в чел/м². Эта плотность называется абсолютной и получается путем деления количества людей на площадь занятого ими эвакуационного пути и обозначается Др. Пользуясь этой единицей измерения, удобно определять пропускную способность эвакуационных путей и выходов. Эта плотность может колебаться от 1 до 10-12 чел./м² для взрослых людей и до 20-25 чел./м для школьников.

Скорость движения. Обследования скоростей движения при предельных плотностях показали, что минимальные скорости на горизонтальных участках пути колеблются в пределах от 15 до 17 м/мин. Расчетная скорость движения, узаконенная нормами проектирования для помещений с массовым пребыванием людей, принимается равной 16 м/мин.

На участках эвакуационного пути или в зданиях, где заведомо плотности потоков при вынужденном движении будут меньше предельных значений, скорости движения будут соответственно больше. В этом случае при определении скорости вынужденного движения исходят из длины и частоты шага человека. Для практических расчетов можно скорость движения определять по формуле:

(4)

где п - число шагов в мин, равное 100.

Скорость движения при предельных плотностях по лестнице вниз получена 10 м/мин, а по лестнице вверх - 8 м/мин.

Пропускная способность выходов. Под удельной пропускной способностью выходов подразумевают количество людей, проходящих через выход шириной в 1 м за 1 мин.

Наименьшее значение удельной пропускной способности, полученное опытным путем, при данной плотности именуется расчетной удельной пропускной способностью. Удельная пропускная способность выходов зависит от ширины выходов, плотностей людских потоков и отношения ширины людских потоков к ширине выхода.

Нормами установлена пропускная способность дверей шириной до 1,5 м, равная 50 чел./м-мин, а шириной более 1,5 м 60 чел./м-мин (для предельных плотностей).

Размеры эвакуационных выходов. Кроме размеров эвакуационных путей и выходов, нормы регламентируют их конструктивно-планировочные решения, обеспечивающие организованное и безопасное движение людей.

Пожарная опасность производственных процессов в промышленных зданиях характеризуется физико-химическими свойствами веществ, образующихся в производстве. Производства категорий А и Б, в которых обращаются жидкости и газы, представляют особую опасность при пожарах в силу возможности быстрого распространения горения и задымления зданий, поэтому протяженность путей для них является наименьшей. В производствах категории В, где обращаются твердые горючие вещества, скорость распространения горения меньше, срок эвакуации может быть несколько увеличен, а следовательно, и протяженность путей эвакуации будет больше, чем для производства категорий А и В. В производствах категорий Г и Д, размещаемых в зданиях I и II степеней огнестойкости, протяженность путей эвакуации не ограничивается (для определения категории здания см. приложение А).

При нормировании исходили из того, что количество эвакуационных путей, выходов и их размеры должны одновременно удовлетворять четырем условиям:

1) наибольшее фактическое расстояние от возможного места пребывания человека по линии свободных проходов или от двери наиболее удаленного помещения 1_ф до ближайшего эвакуационного выхода должно быть меньше или равно требуемому по нормам 1_тр

(5)

2) суммарная ширина эвакуационных выходов и лестниц, предусмотренная проектом, д_ф должна быть больше или равна требуемой по нормам

3) количество эвакуационных выходов и лестниц по соображениям безопасности должно быть, как правило, не меньше двух.

4) ширина эвакуационных выходов и лестниц не должна быть меньше или больше значений, предусмотренных нормами [3].

Обычно в производственных зданиях протяженность путей эвакуации измеряют от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего эвакуационного выхода. Чаще всего эти расстояния нормируют в пределах первого этапа эвакуации. При этом косвенно увеличивается общая продолжительность эвакуации людей из здания в целом. В многоэтажных зданиях протяженность путей эвакуации в помещениях будет меньше, чем в одноэтажных. Это совершенно правильное положение дано в нормах.

Степень огнестойкости здания также влияет на протяженность эвакуационных путей, так как она предопределяет скорость распространения горения по конструкциям. В зданиях I и II степеней огнестойкости протяженность путей эвакуации при прочих равных условиях будет больше, чем в зданиях III, IV и V степеней огнестойкости.

Степень огнестойкости зданий определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и максимальными пределами распространения огня по этим конструкциям, при определении степени огнестойкости необходимо воспользоваться приложением Б.

Протяженность путей эвакуации для общественных и жилых зданий предусматривается, как расстояние от дверей наиболее удаленного помещения до выхода наружу или в лестничную клетку с выходом наружу непосредственно или через вестибюль. Обычно при назначении величины предельного удаления учитываются назначение здания и степень огнестойкости.



2. Расчет времени эвакуации. Определение количества необходимых огнетушителей

Необходимо определить время эвакуации из литейного участка сотрудников предприятия "АЛВЭМЗ" при возникновении пожара в здании. Производственное здание панельного типа, не оборудовано автоматической системой сигнализации и оповещения о пожаре. Здание двухэтажное, в его коридорах шириной 6 м имеются схемы эвакуации людей при пожаре. Участок объемом 2,6 м ³ расположен на первом этаже в непосредственной близости от лестничной клетки, ведущей на второй этаж. Лестничные клетки имеют ширину 4 м и длину 30 м. На участке работает 12 человек. Всего на этаже работают 100 человек. Схема эвакуации из здания представлена на рисунке 1

Рисунок 1 - Схема эвакуации 1 этажа сотрудников предприятия "АЛВЭМЗ"

Таблица 1. Исходные данные

Наименование исходных параметров	Величина параметров
ЗДАНИЕ: производственное (П); общественное (О).	П
Категория производства	Г
Степень огнестойкости	I
РАБОЧЕЕ ПОМЕЩЕНИЕ: обозначение наименования помещения (для табл. 2); длина, м; ширина, м; объём (Wп), тыс. м3; площадь отверстии? в стенах, м2	100 50 2,6 12
Количество людей (N), чел.	12
ШИРИНА ДВЕРЕИ? (д.п.): из рабочего помещения, м; из здания, м.	1,4 1,8
КОРИДОРЫ: суммарная длина (Lк), м; при одной ширине (к), м.	80 6
ЛЕСТНИЦЫ: суммарная длина (Lл), м; при одной ширине (л), м.	30 4
Площадь пожара (Sп.п.), м 2	50

2.1 Вычисление расчётного времени эвакуации

эвакуация пожар огнетушение молниезащита

Рассчитаем параметры для каждого участка движения.

1) Движение от самого удалённого рабочего места до двери помещения.

L₁ = Lп = = = 111.8 (м),

где a и b - длина и ширина помещения.

Плотность людского потока

Поскольку мы не знаем ширину проходов в помещении при расположении мебели, возьмем ₁ = 1,4 м - ширина двери.

D₁ = (N f)/(L₁ 1) = (12 0.1)/(111.8 1,4) = 0.008

Скорость V₁ = 100 м/мин

Время

t₁ = L₁/V₁ = 111.8/100= 1,12 мин

2) Прохождения дверного проёма помещения

tд.п. = N/(_д.п. q_д.п.) = 12 чел/(1,4 м 50 чел./(м мин)) = 1.7 мин

3) Движение по коридорам

L₃ = 80 м

Плотность людского потока

D₃ = (N f)/(L_{1 3}) = (12 0.1)/(80 6)= 0.0025

Скорость (интерполяцией из таблицы 2.1)

V₃ = 100 м/мин

Время

t₃ = L₃/V₃ = 80/100= 0.8 мин

4) Движение по лестницам

L₄ = 30 м

Плотность людского потока

D₄ = (N f)/(L1 ₃)= (12 0.1)/(111.8 4,0)= 0.03



Скорость V₄ = 50 м/мин

Время

t₄ = L₄/V₄ = 30/50= 0.6 мин

5) Прохождения дверного проёма из здания

t_д.п. = N/(д.п. q_д.п.) = 12 чел/(1,8 м 60 чел./(м мин)) = 0.1 мин

6) Суммарное время

t = 1.12 + 1.7 + 0.8 + 0.6 + 0.1 = 4.32 мин

2.2 Необходимое (нормируемое) время эвакуации

При нормировании времени эвакуации для производственных здании? промышленных предприятии? учитывается степень огнестойкости здания, категория производства и этажность здания (табл. 4). Необходимое время эвакуации из рабочих помещении? производственных здании? зависит также и от объёма помещения (табл. 3).

Wп = 2,6 тыс. м³ - объём помещения.

Степень огнестойкости - I.

Категория производства - Г

По таблице 3 определяем, что для данной категории производства необходимое время эвакуации не ограничивается.

Расчетное время эвакуации из рабочего помещения:

t = 1.12 + 1.7 = 2,82 мин

Необходимое время эвакуации из производственного здания

tо.з = до 8 мин

Нормируемое время эвакуации из рабочего помещения больше расчетного почти в 3 раза. Проект требованиям пожарной безопасности соответствует.

Пожар в рабочем помещении

Условие задачи. В рабочем помещении, облицованном древесноволокнистыми плитами (или имеющем перегородки из них), произошло возгорание. Площадь пожара, при горении облицовочных плит, приведена в исходных данных (табл. 1). Рассчитать время (tд), необходимое для эвакуации людей из горящего помещения с учётом задымлённости.

1. Определение расчётного времени эвакуации из рабочего помещения по задымлённости (tд)

а) tд = (Косл Кг Wп)/(Vд Sп.г.),

tд = (0.1 0.0024 2.6)/(0,03 50) = 0.000416 (5)

где Косл - допустимый коэффициент ослабления света (принять Косл = 0,1);

Кг - коэффициент условии? газообмена;

Wп - объём рабочего помещения, м³ (табл. 1);

Vд - скорость дымообразования с единицы площади горения, м³/(м² мин);

Sп.г. - площадь поверхности горения, м².

б) Кг = Sо/Sп,

Кг = 12/5000 = 0.0024

где Sо - площадь отверстии? (проёмов) в ограждающих стенах помещения, м² (табл. 1);

Sп - площадь пола помещения, м² (вычислим по исходным данным).

Кг = Sо/(a b) = 12/(100 50)= 6000

в) Vд = Кд Vг,

Vд = 0,03 10 =0,3 м/мин

где Кд - коэффициент состава продуктов горения (для древесноволокнистых плит равен 0,03 м³/кг);

Vг - массовая скорость горения (для древесноволокнистых плит принимается равной 10 кг/(м² мин)).

г) Sп.г. = Sп.п. Кп.г.,

где Sп.п. - предполагаемая площадь пожара, м² (табл. 1);

Кп.г. - коэффициент поверхности горения (для разлившихся жидкостей и облицовочных плит Кп.г. = 1).

Sп.г. = 50 1 = 50 м²

tд = (Косл Кг Wп)/(Vд Sп.г.) = (0,1 6000 2.6)/(0,3 50.) = 0,0096 мин

2. Оценка полученного результата

По времени эвакуации по задымленности проект требованиям соответствует.

Вывод: Исходя из проделанных расчетов, можно сделать вывод, что строительный проект нормам пожарной? безопасности соответствует.

2.3 Определение количества необходимых огнетушителей

Определить количество необходимых огнетушителей, которые должны быть размещены в трёх типах помещений соответствующих варианту. Определение необходимого количества первичных средств пожаротушения регламентируется ППБ 01-03 (Приложение 1).



Таблица 1. "Сведения о категории помещений и взрывопожарной и пожарной опасности"

№	Наименование объекта	Площадь, м2	Категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности	Пожарная нагрузка	Наличие электроустановок
1	Служебное помещение	100	Г	-	+
2	Литейный участок	5000	Д	сплавы	+

Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей рекомендуется производить в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади, класса пожара горючих веществ и материалов в защищаемом помещении или на объекте:

1. класс А - пожары твердых веществ, в основном органического происхождения, горение которых сопровождается тлением (древесина, текстиль, бумага);

2. класс В - пожары горючих жидкостеи? или плавящихся твердых веществ;

3. класс С - пожары газов;

4. класс Д - пожары металлов и их сплавов;

5. класс (Е) - пожары, связанные с горением электроустановок.

Таблица 2 "Результаты определения количества огнетушителей"

Наименование объекта	Площадь, м2	Категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности	Класс пожара	Огнетушители
				тип	количество
Служебное помещение	100	Г	В	пенные и водные	2
Литейный участок	5000	Д		пенные и порошковые	12



Примечания:

1. Для тушения очагов пожаров различных классов порошковые огнетушители должны иметь соответствующие заряды: для класса А - порошок АВС(Е); для классов В,С и Е - ВС(Е) или АВС(Е) и для класса Д - Д.

2. Знаком "++" обозначены рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители, знаком "+" - огнетушители, применение которых допускается при отсутствии рекомендуемых и при соответствующем обосновании, знаком "-" - огнетушители, которые не допускаются для оснащения данных объектов.

3. В замкнутых помещениях объемом не более 50 м 3 для тушения пожаров вместо переносных огнетушителеи? или дополнительно к ним могут быть использованы огнетушители самосрабатывающие порошковые.



3. Молниезащита зданий и сооружений

3.1 Общие понятия о молниезащите и зонах защиты молниеотводов

Молниезащитой называется комплекс защитных устройств, предназначенных для безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний, разрушений, возникающих при воздействии молнии.

Для приема электрического разряда молнии (тока молнии) служат устройства-молниеотводы, состоящие из несущей части (например, опоры), молниеприемника (металлический стержень, трос или сетка токоотвода) и заземлителя. Каждый молниеотвод в зависимости от его конструкции и высоты имеет определенную зону защиты, внутри которой объекты не подвержены прямым ударам молнии. Согласно РД 34.21.122-87 все здания и сооружения должны иметь защиту по одной из трех категорий. Категория молниезащиты зависит от пожаро-взрывоопасных свойств помещений и зданий, которая определяется в соответствии с НПБ 105-95, а также от тяжести опасных последствий ударов молнии (экологический ущерб, людские потери, материальные потери и др.).

Таблица 3.1 Категории помещений по взрыво- и пожароопасным свойствам помещения

Категория помещений	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А - взрывопожароопасна	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 25 оС в таком количестве, что могут образовывать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 КПа. Вещества и материалы, способные взрываться и горсть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 КПа.
Б - взрывопожароопасная	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 оС, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылсвоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 КПа.
В 1-В 4 -пожароопасные	Горючие и трудногорючиежидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества я материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только горсть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Все объекты первой категории должны иметь молниезащиту как от прямых ударов молнии, так и вторичных ее воздействий и заноса опасных потенциалов через коммуникации.

Объекты второй категории защищают в районах со средней грозовой деятельностью 10 грозовых часов в год и более, а объекты третьей категории - 20 грозовых часов в год и более.

Согласно СН-305-77 для устройств молниезащиты первой категории от прямых ударов молнии применяют отдельно стоящие стержневые и тросовые молниеотводы или изолированные стержневые молниеотводы, установленные на самом здании.

Для зданий высотой более 30 м допускается осуществлять защиту от прямых ударов молнии путем установки на защищаемом здании или сооружении неизолированных стержневых или тросовых молниеотводов, обеспечивающих достаточную зону защиты или путем наложения на металлическую кровлю здания молниеприемной сетки или использования в качестве молниеприемника металлической кровли.

Защита зданий и сооружений от прямых ударов осуществляется молниеотводами, состоящими из молниеприемников 1, воспринимающих непосредственно на себя разряд молнии, заземляющих устройств 3, служащих для отвода тока молнии в землю и токоотводов 2, соединяющих молниеприемники с заземлителями. При ударе молнии разряд атмосферного электричества проходит через молниеотвод, минуя ищищаемое здание или сооружение (рис. 1.3).

Для защиты больших площадей, а также для большей надежности зоны защиты применяют многократные стержневые молниеотводы (рис. 1.4).

Стержневой (диверторный) молниеотвод может быть одиночным - с одним стержнем, а двойной - с двумя отдельно стоящими стержнями и многократный - с тремя и более отдельно стоящими, образующими общую зону защиты.

Тросовый молниеотвод может быть одиночный, состоящий из одного троса (антенны), закрепленного на двух опорах, по каждой из них прокладывается токоотвод, присоединенный к отдельному заземлителю у основания, и двойной, состоящий из двух одиночных тросовых молниеотводов одинаковой высоты, расположенных параллельно и действующих совместно, образующих общую зону защиты. Зоны защиты молниеотводов приведены в табл. 1.2.

Молниеприемники изготавливаются преимущественно из стали. Длина стержневых молниеотводов от 200 до 1500 мм, площадь сечения не менее 100 мм ².

Токоотводы изготавливают из стальной проволоки сечением 35 мм ² из многожильного троса или стали любого профиля или марки.

Молниеприемники тросовых молниеотводов изготавливают из стального многожильного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм ² (диаметром 7 мм). В качестве молниеприемников можно использовать металлические конструкции защищаемых объектов: трубы, дефлекторы, крыши зданий, решетки и др. конструкции, возвышающиеся над объектом. В табл. 1.3 приведены параметры молниеприемников, токоотводов и электродов заземлителей.



Зона защиты многократного стержневого молниеотвода равной высоты определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов. Особым условием защищенности одного или группы сооружений высотой h_{х, с}, с надежностью, соответствующей зонам защиты А и Б, является выполнение неравенства r_{х, с} >0 для всех попарно взятых молниеотводов (r_{х, с} для обоих типов защиты определяется по формулам П.З таблицы 13.23 [Л.6]).

Таблица 3.2 Зоны защиты молниеотводов

Тип молниеотвода и габариты зоны защиты	Расчетные уравнения габаритов
	Зона А	Зона Б
1. Одиночный стержневой молниеотвод высотой h < 150 м (рис. 10.1)
Высота зоны защиты hо над землей, м	hо = 0,85h	hо = 0,92h
Радиус зоны защиты rо на уровне земли, м	rо = (1,1-0,002h)h	rо = 1,5h
Радиус зоны защиты rх на высоте hх над землей, м	rх = (1,1-0,002h)·(h-hх/0,85)	rх = 1,5(h-hх/0,92)
2. Двойной стержневой молниеотвод, состоящий из двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты h ? 150 м, отстоящих один от другого на расстоянии l, м (рис. 10.2)
Высота зоны защиты hc над землей в середине между молниеотводами, м
при l ? h	hc = ho	-
при l > h	hc = ho - (0,17+3·10-4h)·(l-h)	-
при l ? 1,5h	-	hc = ho
при l > 1,5h	-	hc = ho - 0,14·(l-1,5h)
Ширина зоны защиты 2rс на уровне земли в середине между молниеотводами, м	2rc = 2ro	2rc = 2ro
Ширина зоны защиты 2rсх на высоте hх, м, в середине между молниеотводами, м
при l ? h	2rcx = 2rx	-
при l > h	2rcx = 2ro ((hc-hx)/hc)	-
при l ? 1,5h	-	2rcx = 2rx
при l > 1,5h	-	2rcx = 2ro ((hc-hx)/hc)
3. Одиночный тросовый молниеотвод высотой h ? 150 м с опорами, отстоящими одна от другой на расстоянии а, м (рис. 10.3)
Высота зоны защиты ho, м	hо = 0,85h	hо = 0,92h
Радиус торцевых областей зоны защиты rо на уровне земли, м	rо = (1,35-0,0025h)h	rо = 1,7h
Ширина зоны защиты на участке между опорами So на уровне земли, м	So = 2rо	So = 2rо
Радиус торцевых областей зоны защиты rх на высоте hх над землей, м	rх = (1,35-0,0025h)·(h-hх/0,85)	rх = 1,7(h-hх/0,92)
Ширина зоны защиты на участке между опорами Sx на высоте hx над землей, м	Sx = 2rx	Sx = 2rx

Примечание:

1) Зона защиты молниеотвода - часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты типа А обладает степенью надежности 99,5%, а зона типа Б - 95% и выше.

2) К п. 1 для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных hx и гх может быть определена по формуле:

h = (r_х±1,63h_х)/1,5

3) К п. 2. Торцевые области обеих зон защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Габариты h_o, r_o, r_{х 1}, r_х2 определяются по формулам п. 1, данной таблицы.

4) К п. 2. Зона А существует при l ? 3h, зона Б - при l ? 5h, если стержневые молниеотводы находятся на расстоянии l > 5h, их надо рассматривать как одиночные. При известных h_c и l (при r_cx = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по формуле:

h=(h_с+0,14l)/1,13

5) К п. 3. Расстояние h, м от стального троса сечением 35-50 мм² до поверхности земли в точке его наибольшего провеса равно:

h = h_оп-2 (при а < 120 м)

h = h_оп-3 (при а = 120-150 м)

6) К п. 3. Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных h_x и r_х определяются по формуле:



h = (r_х+1,8h_х)/1,7

7) Зона защиты многократного стержневого молниеотвода равной высоты определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов.

3.2 Конструкция молниеотводов

Опоры стержневых и тросовых молниеотводов как отдельно стоящих, так и устанавливаемых на защищаемом объекте, могут быть деревянными, металлическими и железобетонными (рис. 10.5).

Деревянная опора обычно состоит из основной стойки и пасынков, выполненных из дерева или железобетона (последние предпочтительнее). Деревянные части, особенно подземные, антисептируют. Высота такого молниеотвода редко превышает 25 м. Опору зарывают в землю на 0,1-0,2 ее полной высоты в зависимости от грунта. Диаметр бревна в верхнем срубе должен быть не менее 100 мм (рис. 10.5а).

Металлическую опору для молниеотвода высотой 20-75 м (рис. 10.5б) чаще всего выполняют в виде жесткой решетчатой конструкции. Ее устанавливают на четырех железобетонных подножках, наверху к ней приваривают молниеприемник и предохраняют от коррозии регулярной окраской. Такой молниеотвод не требует специального токоотвода, так как сам хорошо проводит ток.

Железобетонные опоры могут быть различной формы (рис. 10.5, в), арматура в них - частично или полностью предварительно напряженная. Бетон может быть вибрированным или центрифугированным. На вершине опоры устанавливают молниеприемник и соединяют с токоотводом, который прокладывают по опоре. В некоторых случаях молниеприемник соединяют с арматурой, используемой в качестве токоотводов.

Для тросовых молниеотводов можно использовать те же опоры, но иногда требуется повышать их устойчивость оттяжками или подкосами. Выбор того или иного материала опор обусловливается в основном необходимой высотой молниеотводов, расчетными механическими нагрузками, а также экономическими соображениями.

Молниеотводы, устанавливаемые на сооружении, делятся на настенные и кровельные. Первые применяют чаще, их молниеприемники изготовляют из трубы или угловой стали и закрепляют посредством скоб, хомутов или кронштейнов. Молниеприемники кровельные (рис. 10.5, д) чаще всего выполняют из труб разного диаметра и снабжают фланцами для крепления к крыше при помощи болтов. Дополнительная устойчивость достигается посредством оттяжек из полосовой или угловой стали. Высота таких молниеприемников колеблется от 5 до 10 м.

Рис. 10.5. Конструкции стержневых молниеотводов и молниеприемников: а - на деревянной опоре; б - металлический решетчатый М-25: в - на железобетонной опоре; г - молниеприемник железобетонного молниеотвода; д - из газовых труб, устанавливаемых на крыше; 1 - опора (стойка); 2 - молниеприемник; 3 - подножник; 4 - токоотвод (спуск); 5 - фланец; 6 - оттяжка

Молниеприемники стержневые изготавливают из покрытой антикоррозионной защитой (оцинковывание, лужение, покраска) полосовой, круглой и угловой стали или из некондиционных водогазопроводных труб. Конец трубы сплющивают или надежно закрывают металлической пробкой. Наименьшее сечение молниеприемника должно быть 100 мм².

В качестве молниеприемников можно использовать дымовые, выхлопные и другие металлические трубы объекта, дефлекторы (если они не выбрасывают горючие пары и газы), кровлю и другие металлические элементы сооружений.

Молниеприемники, выполненные в виде сетки, сваренной из круглой стали диаметром 6-8 мм или полосовой стали сечением не менее 48 мм ², укладывают на кровлю под гидро- и теплоизоляцию (если они несгораемые). Это не затрудняет сток воды с кровли и очистку от снега. Шаг ячейки берут для зданий II категории 6x6 м, а для зданий III категории - 12x12 м.

Тросовый молниеприемник выполняют из стального многопроволочного или только оцинкованного троса диаметром до 7 мм (сечение не менее 35 мм²).

Токоотводы молниеотводов применяют для соединения молниеприемников с шемлителями из стали любого профиля. Их рассчитывают на пропускание полного тока молнии без нарушений и существенного перегрева. Они должны быть оцинкованы, пролужены или окрашены для предупреждения коррозии. Наименьшее сечение токоотводов, выполненных из угловой и полосовой стали и расположенных вне сооружения на воздухе, должно быть 48 мм ², для расположенных внутри - 24 мм ², а круглые токоотводы должны иметь наименьший диаметр 6 мм. Токоотводами могут служить: арматура железобетонных конструкций; направляющие лифтов; пожарные лестницы; водопроводные; водосточные и канализационные трубы; колонны; стенки резервуаров; электрически надежно связанные по всей длине.

Соединения токоотводов, специальных и естественных, должны быть сварными (внахлест).

Заземлитель молниезащиты - один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, оборудовании, коммуникациях при близких разрядах молнии. Они бывают одиночными (простыми) и сложными (комбинированными). К первым относятся трубы, электроды из круглой, полосовой, угловой и листовой стали, железобетонные подножники и сваи, сложные образуются из комбинаций простых.

Искусственные заземлители - специально проложенные в земле контуры из полосовой или круглой стали, сосредоточенные конструкции, состоящие из вертикальных и горизонтальных проводников.

Естественные заземлители - заглубленные в землю металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений.

Таблица 10.3 Размеры молниеприемников, токоотводов и электродов заземлителей

№ п/п	Форма и материал молнисприемников, токоотводов и электродов	Наименьшее допустимое значение
Молниеприемники
1	Стержень (для стержневых молниеотводов) из стали любых марок или другого металла:
	длина, мм	200
	площадь сечения, мм2	100
2	Трос (для тросовых молниеотводов) стальной многопроволочный оцинкованный
	сечение, мм2	35
	диаметр, мм	7
Токоотводы
1	Сталь круглого сечения диаметром, мм	6
2	Полосовая сталь:
	площадь сечения, мм2	48
	толщина, мм	4
Электроды заземлителей
1	Прутковая сталь диаметром, мм	10
2	Полосовая сталь: площадь сечения, мм 2 толщина, мм	160 4
3	Уголковая сталь: площадь сечения, мм 2 толщина полки, мм	160 4
4	Труба стальная с толщиной стенки, мм	3,5

3.3 Заземлители молниезащиты

Заземлители молниезащиты изготавливают из стали любого профиля сечением не менее 100 мм², из угловой или полосовой стали толщиной не менее 4 мм, из стальных труб диаметром 30-60 мм и толщиной стенок не менее 3,5. Заземлители прокладываются на расстоянии не менее 5 м от дорог в местах малодоступных для людей и животных, чтобы не вызвать при грозовых разрядах шагового напряжения. Глубина заложения заземлителей от 0,5 до 3 м типовые конструкции заземлителей молниезащиты и их сопротивления растеканию тока приведены в табл. 10.4.

Наименьшее допустимое расстояние S_в по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода (см. рис. 10.6, 10.7) определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и эквивалентного удельного сопротивления грунта. Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшие допустимые расстояния определяют по табл. 10.5.

Таблица 10.4 Типовые конструкции заземлителей молниезащиты и их сопротивления растекания тока промышленной частоты

№ п/п	Тип заземлителя	Материал	Сопротивление растеканию тока промышленной частоты, Ом, при удельном сопротивлении грунта, Ом·м
			50	100	500	1000
1	Вертикальный стержневой	Уголок 40x40x4 мм L=2 м L=3 м Сталь круглая d=10ч20 мм L=2 м L=3 м L=5 м	19 14 24 17 14	38 28 48 34 28	190 140 240 170 140	380 280 480 340 280
2	Комбинированный двухстержневой	Уголок: 40x40x4 мм Полоса: 4-40 мм С=3м, L=2,5 м С=3 м, L=3 м С=6 м, L=2,5 м С=6 м, L=3 м Круглая сталь d=10ч20 мм. Полоса: 4x40 мм С=3 м, L=2,5 м С=3 м, L=3 м С=5 м, L=2,5 м С=5 м, L=3 м С=3 м, L=5 м	7 6 5,5 4,5 7,5 6,8 6 5,5 5,5	14 12 11 9,1 15 14 12 11 11	70 60 55 45 75 70 60 55 55	140 120 110 90 150 140 120 110 110
3	Комбинированный пятистержневой	Уголок: 40x40x4 мм Полоса: 4x40 мм С=5 м, L=2 м С=5 м, L=3 м С=7,5 м, L=2 м С=7,5 м, L=3 м Круглая сталь d= 10ч20 мм Полоса: 4x40 мм С=5 м, L=2 м С=5 м, L=3m С=7,5 м, L=2 м С=7,5 м, L=3 м С=5 м, L=5 м	2,2 1,9 1,8 1,6 2,4 2 2 1,7 1,9 1,6	4,4 3,8 3,7 3,2 4,8 4,1 4 3,5 3,8 3,2	22 19 18,5 16 24 20,5 20 17,5 19 16	44 38 37 32 48 41 40 35 38 32
4	Горизонтальный с вводом тока в центре	Полоса: 4x40 мм D, м: 4 6 8 10 12	4,5 3,3 2,65 2,2 1,9	9 6 5,3 4,4 3,8	45 33 26,5 22 19	90 66 53 44 38
5	Комбинированный кольцевой с 4 трубами и 3 лучами	Уголок: 40x40x4 мм Полоса: 4x40 мм D=8 м, L=3 м	2	4	20	40
6	Комбинированный свайный заземлитсль из 5 ростверков с 20 сваями	Железобетонная свая: длиной 6 м, диаметром 0,3 м, полоса: 4x40 мм, L=24 м	0.5	1	5	-
7	Комбинированный из 7 ростверков с 28 сваями	Железобетонная свая: длиной 6 м, диаметром 0,3 м, полоса: 4x40 мм, L=24 м	0.38	0.76	3.8	-
8	Железобетонный подножник	а>1,8 м b>0,4 м L>2,2 м
9	Железобетонная свая	d=0,25-0,4 м L>5 м

3.4 Допустимые расстояния S от заземлителя до других сооружений

Таблица 10.5 Наименьшие допустимые расстояния S

S, м	с, Ом·м	Вариант конструкции заземлителя
3	с ? 100	1. Заземлитель любой конструкции (см. п.п. 1-5, табл. 10.4); 2. Одна железобетонная свая либо подножка или углубленная стойка железобетонной опоры, длины которых указаны не менее 5 м
4	100 < с ? 1000	3. Четыре железобетонные сваи или подножники, расположенные в углах прямоугольника на расстоянии 3-8 м один от другого или железобетонный фундамент произвольной формы с площадью поверхности контакта с землей не менее 70 м 2 или искусственный заземлитсль, не менее 5 м

Для зданий и сооружений большей высоты определенное по табл. 10.5 расстояние S_в следует увеличивать на 1 м на каждые 10 м высоты объекта сверх 30 м.

Наименьшее допустимое расстояние S_{в 1} (см. рис. 10.7) от защищаемого объекта до троса в середине пролета определяют в зависимости от конструкции заземлителя, эквивалентного удельного сопротивления грунта с и суммарной длины l молниеприемников и токоотводов. По длине l < 200 м наименьшее допустимое расстояние S_{в 1} определяют по табл. 10.6.

При суммарной длине молниеприемников и токоотводов, равной 200-300 м наименьшее допустимое расстояние S_{в 1} должно быть увеличено на 2 м по сравнению с определяемыми по табл. 10.6.

Наименьшие допустимые расстояния S_з в земле должны составлять

S_з = S_в + 2 (м)

при S_в, определяемым по табл. 10.6.

Таблица 10.6 Наименьшие допустимые расстояния S_в

Sв 1, м	с, Ом·м	Вариант конструкции заземлителя
3,5 3,5 + 3·10-3(с - 100) 4	с ? 100 100 < с ? 100 То же	Заземлитель любой конструкции Заземлитель по варианту 2 (табл. 10.5) Заземлитель по варианту 3 (табл. 10.5)

3.5 Нормирование сопротивления заземления

Для заземлителей молниезащиты нормируется импульсное сопротивление R_h растеканию тока молнии: его максимально допустимое значение равно 10 Ом для зданий и сооружений первой и второй категории и 20 Ом для зданий и сооружений третьей категории. При увеличении импульсного сопротиачения до 40 Ом в грунтах с удельным сопротивлением более 500 Ом·м. Для наружных установок максимально допустимое сопротивление между электродами заземлителя и земли при протекании токов молнии, не поддающиеся измерению общепринятыми методам. Импульсное сопротивление заземлителя R_h связано с сопротивлением заземлителя при растекании токов промышленной частоты Через импульсный коэффициент:

R_h = б-R_з, (10.1)



где б - импульсный коэффициент заземлителя, определяется по табл. 10.7

R_з - сопротивление заземлителя, определяется по табл. 10.4.

В табл. 10.7 приведены приближенные значения импульсных коэффициентов.

Таблица 10.7 Приближенные значения импульсных коэффициентов простейших заземлителей

Тип заземлителя	Значение импульсного коэффициента при удельном сопротивлении грунта, Ом·м
	102	3·102	5·102	103
Труба длиной 2-3 м Горизонтальная полоса длиной, м: 10 20 30	0,8 0,9 1,1 1,4	0,6 0,7 0,9 1,0	0,4 0,5 0,7 0,8	0,35 0,4 0,6 0,7

3.6 Область использования заземлителей

Рекомендуется использовать совмещенное заземляющее устройство для защиты от прямых ударов молнии, защитного заземления электроустановок и защитного заземления от электростатической индукции. К заземлителю необходимо присоединить все вводимые в здание металлические трубопроводы и оболочки кабелей.

Защита от электрической индукции осуществляется путем присоединения металлических корпусов оборудования и аппаратуры в защищаемом здании или сооружении к специальному заземлителю или защитному заземлителю оборудования.

Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами в местах их взаимного сближения на расстояние 10 см и меньше через каждые 20 м приваривают стальные перемычки с тем, чтобы не было не замкнутых контуров. При наличии незамкнутых контуров при наведении магнитным полем тока молнии в этих контурах электродвижущих сил в местах разрывов возможно искрение и, следовательно, возникает опасность взрыва или пожара.

От ударов молнии в наружные провода электролиний и линий связи могут возникнуть перенапряжения в линии и занос высоких потенциалов по проводам внутрь здания или сооружения, в результате чего возможны пожары и несчастные случаи. Для защиты сооружений от заноса высоких атмосферных напряжений ввод воздушных линий любого назначения осуществляется только подземными кабельными линиями, оболочка и бронь которых присоединяется к заземлителю.

Для предупреждения заноса высоких потенциалов в здания с большим количеством людей на воздушных линиях устанавливают разрядники с воздушными промежутками или заземляют штыри и ключья изоляторов фазных проводов, проводов радиотрансляционных, телефонных и других сетей.



4. Порядок расчета молниезащиты

1) Определить категорию молниезащиты в зависимости от пожаровзрывоопасных свойств защищаемого объекта, характера местности.

2) Определить конструкцию молниеотводов в зависимости от параметров защищаемого объекта (рис. 10.1, 10.2, 10.3, 10.4; табл. 10.3).

3) Определить высоту молниеприемника, для создания необходимой зоны (площади) защиты. (Расчет ведется по формулам, приведенным в табл. 10.2).

4) Определить наименьшее допустимое расстояние S_{з доп}, S_{в дoп}, S_{в 1 дoп} от конструкций и частей молниеотвода от других коммуникаций и наземных сооружений (табл. 10.5, 10.6, рис. 10.6, рис. 10.7).

5) Проверяем выполнение следующих неравенств:

S_{з доп} > S_{з р} (10.2)

S_{в дoп} > S_{в р} (10.3)

S_{в 1 дoп} > S_{в р} (10.4)

Рассчитанные (или полученные) расстояния от элементов и конструкций молниеотводов от подземных коммуникаций и наземных сооружений (рис. 10.6, рис. 10.7).

Если неравенства (10.2-10.4) не выполняются, необходимо выбирать другую конструкцию молниеотвода.

6) Определить норму сопротивления молниезащиты, в зависимости от категории (R_н).

7) Определить сопротивление молниезащиты R_з в зависимости от выбранной конструкции заземлителя и удельного сопротивления грунта (табл. 10.4).

8) Вычислить импульсное сопротивление молниезащиты R_и по формуле (10.1).

9) Проверить выполнение неравенства (10.2)

R_и < R_н, (10.5)

если (2) выполняется, то расчет произведен верно.

10) Если неравенство (10.2) не выполняется, то необходимо выбрать другую конструкцию заземлителя или произвести расчет сопротивления молниезащиты по методике, приведенной в [Л 8].

11) Выбираем конструкцию молниеотводов в соответствии с пунктом П. 10.2 и рис. 10.5, табл. 10.3.

12) Расчет сопровождается схемой молниезащиты, конструкцией молниеотводов и др. пояснениями.



5. Расчет молниезащиты

Таблица 1. Исходные данные

Наименование исходных параметров	Величина параметров
ЗДАНИЕ: производственное (П); общественное (О).	П
Категория производства	Г
Степень огнестои?кости	I
РАБОЧЕЕ ПОМЕЩЕНИЕ: обозначение наименования помещения (для табл. 2); длина, м; ширина, м; объе?м (Wп), тыс. м 3 площадь отверстии? в стенах, м 2	100 50 2,6 12
Количество людеи? (N), чел.	12
ШИРИНА ДВЕРЕИ? (д.п.): из рабочего помещения, м; из здания, м.	1,4 1,8
КОРИДОРЫ: суммарная длина (Lк), м; при однои? ширине (к), м.	80 6
ЛЕСТНИЦЫ: суммарная длина (Lл), м; при однои? ширине (л), м.	30 4
Площадь пожара (Sп.п.), м 2	50

Задание. Произвести расчет молниезащиты склада горючих материалов, расположенного в г. Владимир. Размеры склада: длина l = 100 м, ширина b = 50 м, высота h_зд = 8 м. Грунт имеет сопротивление с < 100 Ом·м (суглинок)

Решение. 1) Определяем категорию молниезащиты цеха по данным раздела 1, табл. 1.1 и табл. П 1

Категория молниезащиты 3, зона защиты Б

2) Определяем конструкцию молниеотвода в зависимости от параметров защищаемого объекта.

Анализ типов молниеотводов, показывает, что в нашем случае, подходит тросовый молниеотвод.

3) Определяем высоту молниеприемника для создания необходимой зоны защиты. Ориентировочно, в первом приближении высоту молниеприемника можно определить по формуле приведенной в примечании 6 к табл. 10.2.

h_оп = h= (r_х + 1,8h_x)/l,7

Зададим h_x= 6; r_х= b/2 = 50/2,0 = 25 м, тогда В - ширина здания равна 25м.

h_oп = (25+ 1,8·6)/1,7= 21,05 м