Prosječno godišnje trajanje grmljavine.. Specifična gustina udara groman M.. Poluprečnik kontrakcije Rst.. Broj direktnih udara groma u objekt.. Stepen opasnosti od groma.
Zadatak projektanta je da obezbijedi pouzdan i svrsishodan sistem gromobranske zaštite za objekat u projektu. Za određivanje dovoljne količine zaštitnih mjera koje pružaju efikasnu zaštitu od groma, potrebno je zamisliti predviđeni broj direktnih udara groma u štićenu konstrukciju. ATPrije svega, učestalost direktnih udara groma ovisi o učestalosti grmljavine na lokaciji objekta.
Dakle, gotovo da nema oluja s grmljavinom iza arktičkog kruga, iu južnim regijama Sjevernog Kavkaza, na Krasnodarskoj teritoriji, u suptropima ili u nekim regijama Sibira i Daleki istok Grmljavina je česta pojava. Za procjenu aktivnosti grmljavine, postoje regionalne karte intenziteta grmljavinske aktivnosti, koje pokazuju prosječno trajanje grmljavine u satima godišnje. Naravno, ove karte su daleko od savršenih. Ipak, oni su prikladni za indikativne procjene. Na primjer, za centralni dio Rusije možemo govoriti o 30-60 sati oluje godišnje, što je ekvivalentno 2-4 udara groma godišnje na 1 km. 2
zemljine površine.
Specifična gustina pražnjenja groma
Prosječan godišnji broj udara groma na 1 km 2 površine zemlje ili specifične gustine pražnjenja groma ( n M) utvrđuje se prema meteorološkim osmatranjima na lokaciji objekta. Ako je nepoznat, onda se može izračunati pomoću sljedeće formule:
n M = 6,7*T d /100 (1/km 2 godine)
gdje Td- prosječno godišnje trajanje grmljavine u satima, određeno iz regionalnih karata grmljavinske aktivnosti.
Procjena učestalosti udara groma kroz radijus kontrakcije
Odredivši specifičnu gustinu pražnjenja groma, projektant treba da proceni koliki će udio ovih udara munje pasti u štićeni objekat.
Procjena se može napraviti korištenjem radijusa kontrakcije (Rst). Iskustvo pokazuje da objekat visine h u prosjeku privlači svu munju na sebe sa udaljenosti do: Rst ≈ 3h.
Ovo je radijus kontrakcije. U planu je potrebno nacrtati liniju koja je od vanjskog perimetra objekta odvojena razmakom Rst. Linija će ograničiti područje kontrakcije (Sst). Može se izračunati bilo kojim dostupnim metodama (barem ćelijama na milimetarskom papiru).
Takva je procjena prikladna i za objekte složenog oblika, čiji pojedinačni fragmenti imaju fundamentalno različite visine. Blizu svakog od fragmenata, na osnovu njihove specifične visine, konstruisana je kriva koja ograničava njegovu vlastitu oblast kontrakcije. Naravno, oni se djelimično preklapaju. Treba uzeti u obzir samo područje ograničeno vanjskim omotačem, kao što je prikazano na sl. 1. Ovo područje će odrediti očekivani broj udara groma.
Fig.1
Broj direktnih udara groma u štićeni objekat određuje se jednostavno: vrijednost površine kontrakcije izražena u kvadratnim kilometrima množi se specifičnom gustinom pražnjenja groma:
N M = n M*Sv.
Praktični zaključci
Iz ove metodologije slijedi nekoliko očiglednih implikacija.
Prvo, broj udara groma u jedan koncentrisani objekat kao što je toranj ili oslonac, čija je visina mnogo veća od ostalih ukupnih dimenzija, biće proporcionalan kvadratu njegove visine (Sst=π(3h) 2
), a za proširene objekte (na primjer, u blizini dalekovoda) - proporcionalno visini do prvog stepena. Ostali konfiguracijski objekti zauzimaju srednju poziciju.
Drugo, kada se na ograničenom području nakuplja mnogo objekata, kada se njihova područja suženja djelimično preklapaju (urbani razvoj), broj udara groma u svaki od objekata bit će primjetno manji nego u isti objekat na otvorenom prostoru.
U uslovima gustog razvoja, kada je slobodan prostor između objekata mnogo manji od njihove visine, tada će svaki od objekata praktično sakupljati munje samo sa područja svog krova, a njegova visina će prestati da igra bilo kakvu uočljivu ulogu. . Sve to uvjerljivo potvrđuje iskustvo u radu.
Stepen opasnosti od udara groma
Prilikom procjene stepena opasnosti od groma postoji jedna nijansa koja se najbolje objašnjava primjerom. Pretpostavimo da je procijenjen broj udaraca na jarbol antene visine 30 m. Sa dobrom preciznošću možemo pretpostaviti da je njegova površina kontrakcije kružnica poluprečnika Rst ≈ 3h = 90 m i jednaka je Sst = 3,14*(90) 2 ≈25.000 m 2 = 0,025 km 2 .
Ako je na lokaciji jarbola, specifična gustina pražnjenja groma n M\u003d 2, onda bi jarbol trebao godišnje, u prosjeku, uzeti na sebe Nm = 0,025 x 2 = 0,05 udara groma. To znači da će se u prosjeku 1 udar groma dogoditi svakih 1/Nm = 20 godina rada. Naravno, nemoguće je znati kada će se to zaista dogoditi: to se može dogoditi s jednakom vjerovatnoćom u bilo koje vrijeme, i u prvoj i u dvadesetoj godini rada.
Ako procijenimo stepen opasnosti od groma za određeni antenski jarbol sa stanovišta vlasnika mobilni telefoni, onda vjerovatno možete podnijeti prekid u komunikaciji, koji se može dogoditi jednom u 20 godina rada. Sama telefonska kompanija može imati fundamentalno drugačiji pristup. Ako ne radi sa jednim, već sa 100 antenskih sistema, onda je malo vjerovatno da će kompanija biti zadovoljna izgledima za godišnje popravke u prosjeku 100/20 = 5 antenskih jedinica.
Također treba reći da procjena učestalosti direktnih udara groma sama po sebi malo govori. Zapravo, nije važna učestalost udara groma, već procjena vjerovatnoće mogućih destruktivnih posljedica od njih, što omogućava utvrđivanje izvodljivosti određenih mjera zaštite od groma. Pročitajte o ovom članku na blogu:
Federalna agencija za obrazovanje
Država obrazovne ustanove viši
"UFA STATE OIL
TEHNIČKI UNIVERZITET"
Katedra za primijenjenu hemiju i fiziku
Gromobranska zaštita zgrada i objekata
Nastavno pomagalo
Razmatrana je metodologija i tehnika za proračun gromobranske zaštite civilnih i industrijskih objekata.
Vodič je namijenjen za praktična sesija ili samoispunjenje računsko-grafički rad (RGR) iz discipline „Sigurnost života“ učenika svih oblika obrazovanja. Može se koristiti u diplomskom dizajnu prilikom rješavanja sličnih problema.
Sastavljač, vanr., dr. tech. nauke
Recenzent, vanr. tech. nauke
© Državni tehnički univerzitet za naftu Ufa, 2010
Prema trenutnim regulatorni dokumenti izbor projekta i proračun parametara gromobranske zaštite vršiti na osnovu podataka o štićenom objektu (namjena, prisustvo eksplozivno i požarno opasnih zona, otpornost na požar i sl.) i očekivani broj udara groma godišnje. Potonje se utvrđuje na osnovu informacija o intenzitetu aktivnosti grmljavine i geometrijskim dimenzijama štićenog objekta.
1 Karakteristike intenziteta aktivnosti grmljavine i osjetljivosti objekta na grmljavinu
Intenzitet aktivnosti grmljavine karakteriše prosječan broj grmljavinskih sati (Ph) godišnje, određen iz karte (Slika 1).
Proračun očekivanog broja N udara groma po godini nezaštićenog objekta vrši se prema formulama:
Za koncentrisane zgrade i građevine (dimnjaci, stubovi, tornjevi)
N = 9πh2n 10-6;
Za zgrade i objekte pravokutnog oblika
N = [(S+6h)(L+6h) – 7,7h2]n 10-6,
gdje je h najveća visina zgrade ili građevine, m;
S, L - širina i dužina zgrade ili konstrukcije;
n je prosječan godišnji broj udara groma po 1 km2 zemljine površine, određen iz tabele 1.
Ako zgrada ima složenu konfiguraciju, tada pri izračunavanju za S i L uzimaju širinu i dužinu pravokutnika u koji se uklapa plan zgrade.
Tabela 1 - Zavisnost prosječnog godišnjeg broja udara groma po 1 km2 zemljine površine od intenziteta aktivnosti grmljavine
Intenzitet aktivnosti groma Pch, h
Prosječan broj udara groma godišnje po 1 km2, n
Slika 1 – Karta prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine u satima
2 Klasifikacija zgrada i objekata
na gromobranskom uređaju
Uputstvom za projektovanje i ugradnju gromobranske zaštite, na osnovu verovatnoće udara groma u zaštićeni objekat, razmera mogućeg uništenja i oštećenja, utvrđuju se tri kategorije zgrada i objekata (I, II, III) i dve vrste (A i B) zona zaštite objekata od direktnih udara groma. Zaštitna zona tipa A obezbeđuje presretanje najmanje 99,5% groma na putu do štićenog objekta, a tip B - najmanje 95%.
To Ikategorije obuhvataju zgrade i objekte (ili njihove dijelove) u kojima se nalaze eksplozivne zone klase B-I i B-II u skladu sa Pravilnikom o električnim instalacijama (PUE). Pohranjuju se ili čuvaju trajno ili se pojavljuju tokom proizvodni proces mješavine plinova, para ili prašine zapaljivih tvari sa zrakom ili drugim oksidirajućim agensima koji mogu eksplodirati od električne iskre.
Co. IIkategorije obuhvataju zgrade i objekte (ili njihove dijelove) u kojima postoje eksplozivne zone klasa B-Ia, B-Ib, B-IIa prema PUE. U takvim objektima opasne smjese se pojavljuju samo u slučaju nezgode ili kvara tehnološki proces. U ovu kategoriju spadaju i vanjske tehnološke instalacije i otvorena skladišta koja sadrže eksplozivne plinove i pare, zapaljive i zapaljive tekućine (posude za plin, cisterne i rezervoari, regali za utovar i istovar i dr.), razvrstane prema PUE u eksplozivne zone klase B-Ig.
1) zgrade i objekti sa zonama opasnosti od požara klasa P-I, P-II, P-IIa prema JKP;
2) otvorena skladišta čvrstih zapaljivih materija i spoljna tehnološka postrojenja u kojima se koriste ili skladište zapaljive tečnosti sa tačkom paljenja pare iznad 61°C, razvrstana prema JKP u klasu P-III;
3) zgrade i objekti III, IV i V stepena otpornosti na vatru, u kojima nema proizvodnih objekata sa zonama razvrstanim prema JKP u klase požara i eksplozije;
4) stambeni i javni objekti koji se izdižu 25 m ili više iznad prosečne visine okolnih objekata u radijusu od 400 m, kao i samostojeći objekti visine preko 30 m, udaljeni 400 m ili više od drugih objekata;
5) javne zgrade III, IV i V stepena otpornosti na vatru za sledeće namene: dečiji vrtići i jaslice, škole i internati, domovi i menze sanatorijuma, domovi za odmor, zdravstvene zgrade bolnica, klubovi, bioskopi;
6) zgrade i objekti koji su spomenici istorije i kulture;
7) dimnjaci preduzeća i kotlarnica, vodotornjevi i silos tornjevi, tornjevi za različite namene visine preko 15 m.
3 Odabir vrste zaštite
Postoje dvije vrste udara groma: primarni, povezan s direktnim udarom, i sekundarni, uzrokovan elektromagnetnom i elektrostatičkom indukcijom i unošenjem visokih potencijala kroz metalne komunikacije u strukture tokom pražnjenja oblaka. Kao posljedica ovih pojava može doći do požara, eksplozija, razaranja konstrukcija, ozljeda ljudi, prenapona na žicama električne mreže.
Za zaštitu od direktnih udara groma konstruiraju se gromobrani koji preuzimaju struju groma i preusmjeravaju je na tlo. Zaštitna zona gromobrana je dio prostora uz gromobran, unutar kojeg je zgrada ili građevina sa određenim stepenom pouzdanosti zaštićena od direktnih udara groma. Zaštitno djelovanje gromobrana zasniva se na svojstvu munje da udari u najviše i dobro utemeljene metalne konstrukcije. Istovremeno, kako ulazite dublje u ovaj prostor, stepen pouzdanosti zaštite raste.
Zaštita od elektrostatičke indukcije sastoji se u uklanjanju induciranih statičkih naelektrisanja u zemlju povezivanjem metalne opreme koja se nalazi unutar i izvan zgrada na posebnu elektrodu za uzemljenje ili na zaštitno uzemljenje električnih instalacija; otpor uzemljivača na širenje struje industrijske frekvencije ne bi trebao biti veći od 10 oma.
Za zaštitu od elektromagnetne indukcije između cjevovoda i drugih proširenih metalnih komunikacija na mjestima njihove konvergencije na udaljenosti od 10 cm ili manje, svakih 20 m postavljaju se (zavareni) metalni kratkospojnici, kroz koje inducirane struje teku iz jednog kruga u drugi bez stvaranja električnih pražnjenja između njih.
Zaštita od unošenja visokih potencijala u zgrade osigurava se ispuštanjem potencijala u tlo izvan zgrada spajanjem metalnih komunikacija na ulazu u zgrade na elektrode uzemljenja za zaštitu od elektrostatičke indukcije ili na zaštitne uzemljenja električnih instalacija.
Zgrade i objekti I kategorije moraju biti zaštićeni od direktnih udara groma, od električne i elektromagnetne indukcije, od unošenja visokog potencijala kroz podzemne i površinske komunalne mreže. Gromobrane su opremljene zaštitnim zonama tipa A.
Zgrade i objekti II kategorije moraju biti zaštićeni od direktnih udara groma; njeni sekundarni uticaji i uvođenje visokih potencijala putem komunikacija samo u područjima sa prosječnim intenzitetom aktivnosti grmljavine nh ≥10. Vrsta zaštitne zone gromobrana zavisi od indikatora N: tip A se uzima kada je N>1, tip B - kada je N≤1.
Građevine i objekti III kategorije podležu zaštiti od groma u područjima sa grmljavinskom aktivnošću od 20 i više sati godišnje, zona zaštite od gromobrana je tip B, osim objekata navedenih u tač. 1. i 3. U njima, izbor vrste zone zavisi od očekivanog broja udara groma: na 0,1
Sve zgrade i objekti III kategorije zaštićeni su od direktnih udara groma i unošenja visokih potencijala kroz zemaljske metalne komunikacije. Instalacije na otvorenom štite samo od direktnih udara groma.
4 Dizajn gromobrana
Gromobran se sastoji od gromobrana koji direktno opaža udar groma, donjeg provodnika (spuštanja) koji povezuje gromobran sa sistemom uzemljenja elektroda i sistema uzemljenja elektroda kroz koji struja groma teče u zemlju. Vertikalna konstrukcija (stub ili jarbol) ili dio konstrukcije dizajniran za fiksiranje gromobrana i donjeg provodnika naziva se gromobran.
Prema vrsti gromobrana, gromobrani se dijele na šipke, kablove i mrežaste, položene na štićeni objekat; prema broju i ukupnoj zoni zaštite - na jednostruke, dvostruke i višestruke. Pored toga, gromobrani su odvojeni, izolovani i neizolovani od štićenog objekta.
Štapni gromobrani su vertikalni štapovi ili jarboli, kabelski gromobrani su horizontalna čelična užad i žice pričvršćene na dva ili više nosača, duž svakog od kojih je položen donji vodič na posebnu elektrodu za uzemljenje. Za mrežaste gromobrane, metalna mreža služi kao gromobran, povezana spuštenim provodnikom sa elektrodom za uzemljenje. Češće se koriste štapni gromobrani.
Radi poboljšanja sigurnosti ljudi i životinja uzemljivači se postavljaju na rijetko posjećenim mjestima (na travnjacima, u žbunju) na udaljenosti od 5 m ili više od glavnih neasfaltiranih prilaza i pješačkih puteva, postavljaju se ispod asfaltnih pločnika ili plakata upozorenja su instalirani. Donji provodnici se postavljaju na nepristupačnim mestima.
5 Proračun i projektovanje gromobrana
Prilikom ugradnje gromobranske zaštite poštuju se sljedeći uslovi: usklađenost vrste gromobranske zaštite sa prirodom proizvodnog procesa u zgradi ili objektu, mogućnost ukucavanja strukturni elementi gromobranska zaštita, pouzdanost svih elemenata gromobranske zaštite i njihova „jednaka čvrstoća“, dugi vijek trajanja (10 i više godina), mogućnost korištenja jeftinih materijala i korištenje konstruktivnih elemenata zgrade i konstrukcije, preglednost instalacije, upozorenje i znakove zabrane ili ograde, pristup svim elementima prilikom kontrole, restauracije ili popravke.
Osim toga, prilikom postavljanja gromobranske zaštite za zgrade i objekte bilo koje kategorije, uzima se u obzir mogućnost njihovog zaklanjanja gromobranskim zonama drugih obližnjih zgrada i objekata. Istovremeno, maksimalno se koriste prirodni gromobrani (ispušne cijevi, vodotornjevi, dimnjaci, dalekovodi i druge visoke konstrukcije).
U nastavku su navedene metode za proračun gromobrana različitih dizajna do 150 m visine.
Jednostruki gromobran
.
Njegova zaštitna zona je konus (slika 2), čiji je vrh na visini h0 Za zonu tipa A h0 = 0,85h; R0 = (1,1 - 0,002h)h; Rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85); Za zonu tipa B h0 = 0,92h; R0 = 1,5h; Rx \u003d 1,5 (h - hx / 0,92), gdje su Rx i hx određeni zakonom sličnosti trouglova. Za zonu tipa B, visina gromobrana s poznatim vrijednostima hx i Rx određena je formulom: h = (Rx + 1,63hx)/1,5. Slika 2 - Zaštitna zona jednostrukog gromobrana 1 – granica zaštitne zone na nivou hx; 2 - isto u nivou tla Dvostruki gromobran
(Slika 3). Krajnji dijelovi zaštitne zone definirani su kao zone jednošipnih gromobrana. Vrijednost h0, R0, Rx1 i Rx2 izračunava se prema gornjim formulama za oba tipa zaštitnih zona. Unutrašnje površine zaštitnih zona imaju sljedeće ukupne dimenzije: Zona tip A: za L ≤ h hc = h0; Rc = R0; Rx=Rx; u h< L ≤ 2h hc = h0-(0,17 + 3×10-4h)(L - h); u 2h< L ≤ 4h ; zona tipa B: za L ≤ h hc = h0; Rx=Rx; Rc = R0; u h< L ≤ 6h, hc = h0 - 0,14(L - h); Rc = R0; Rcx = R0(hc - hx)/hc; Na velikim udaljenostima gromobrane treba smatrati pojedinačnim. Uz poznate hc, L i Rcx = 0, visina gromobrana za zonu tipa B određena je formulom: h \u003d (hc + 0,14L) / 1,06. Slika 3 - Zaštitna zona dvostrukog gromobrana 1
– granica zaštitne zone na nivou hx1
; 2
- isti nivo hx2
, 3
- isto na nivou tla Dupli gromobran različitih visina
(Slika 4). Krajnji delovi predstavljaju i zaštitne zone pojedinačnih gromobrana odgovarajuće visine, a h01, h02, R01, R02, Rx1, Rx2 su definisane kao za jedan gromobran obe vrste zona. Rcx = R0(hc - hx)/hc; Rc= (R01 + R02)/2; hc = (hc1 + hc2)/2, gdje su hc1 i hc2 za obje vrste zaštitnih zona izračunate prema formulama za dvostruki gromobran. Slika 4 - Zaštitna zona jednošipnog gromobrana Za gromobran sa duplim šipkama nejednake visine, zaštitna zona tipa A postoji na L ≤ 4hmin, tip B - na L ≤ 6hmin. Jednožični gromobran
. Njegova zaštitna zona je prikazana na slici 5, gdje je h rastojanje po visini do kabla u tački maksimalnog progiba. Uzimajući u obzir progib na poznatoj visini nosača, skok i dužina raspona a< 120 м высота до троса h = hоп - 2 м, а при а=120...150 h = hоп - 3 м. Zaštitne zone jednožičnih gromobrana imaju sljedeće dimenzije. Za zonu tipa A: h0 = 0,85h; R0 = (1,35 - 0,0025h)h; Rx \u003d (1,35 - 0,0025h) (h - hx / 0,85). Za tip B: h0 = 0,92h; R0 = 1,7h; Rx \u003d 1,7 (h - hx / 0,92). Za zonu tipa B, visina jednožilnog gromobrana sa poznatim hx i Rx jednaka je h = (Rx + 1,85hx)/1,7. Slika 5 - Zaštitna zona jednožičnog gromobrana 1 - granica zaštitnog pojasa u nivou tla; 2 - granica zaštitne zone na nivou hx 6
Primjer izračuna Zgrada se nalazi u Republici Baškortostan, ima dimenzije: L = 27 m; S = 18 m; h = 6 m. Proračune vršimo sljedećim redoslijedom. 1. Prema PUE klasifikaciji određujemo klasu zone opasnosti od požara i eksplozije za skladište boja i lakova. Premazi se obično rade na bazi zapaljivih tečnosti, a skladište je eksplozivna površina. Međutim, premazi se primaju i skladište u skladištu u zatvorenim kontejnerima. U slučaju neispravnih kontejnera moguće je stvaranje eksplozivnih smjesa u skladišnoj zgradi. Dakle, prema klasifikaciji PUE, skladište boja i lakova pripada klasi B-1a. 2. Određujemo potrebnu kategoriju uređaja za zaštitu skladišta boja i lakova od uticaja atmosferskog elektriciteta. Prema stavu 2. zgrade i objekti u kojima se nalaze eksplozivne zone klase B-1a spadaju u II kategoriju zaštite i moraju biti zaštićeni od sva četiri opasna faktora atmosferske struje. 3. Odrediti potrebnu vrstu zaštite za skladište boja i lakova. Prema karti prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine (Slika 1), nalazimo da je intenzitet aktivnosti grmljavine na teritoriji Republike Bjelorusije 40 ... 60 sati godišnje. Prema tabeli 1, ovaj intenzitet odgovara prosječnom godišnjem broju udara groma po 1 km2 površine, jednakom n = 4. Očekivani broj udara groma skladišta boja i lakova tokom godine u odsustvu gromobrana određuje se formulom: Zamjenom poznatih podataka dobijamo: Pošto je N<1, то принимаем зону защиты типа Б. 4. Zapisujemo geometrijske dimenzije zaštitne zone tipa B: ; ro = 1,5hm; rh = 1,5(hm- hh/0,92), gdje je ho visina konusa zaštitne zone; hm – visina gromobrana; rx je polumjer zaštitne zone u nivou tla; ro je poluprečnik zaštitne zone u visini štićenog objekta; hh – visina štićenog objekta. 5. Grafičkom metodom odrediti radijus ro zaštitne zone u visini objekta. Nanosimo u odabranoj skali na list papira plan LKM skladišta (pogled odozgo). Odabiremo i na dijagramu iscrtavamo tačku ugradnje gromobrana (za objekte II kategorije razmak između gromobrana i štićenog objekta nije normiran). Smatrajući ovu tačku centrom, opisujemo krug takvog radijusa da se u njega uklapa objekt koji se štiti (skladište slikarskog materijala). Uklanjamo vrijednost radijusa rx iz dijagrama; r = 27,5 m. Slika 6 - Za proračun visine samostojećeg gromobrana 1 – zaštićeni objekat; 2 - mjesto ugradnje gromobrana 6. Odredite visinu gromobrana: hm= (rX+ 1,63hh)/1,5; hm = 25 m 7. Odrediti ostale dimenzije zaštitne zone: ho = 22,8 m; rh = 37,3 m 8. Na dijagramu (pogled sa strane) gradimo zaštitnu zonu i grafički proveravamo da li se objekat skladišne zgrade po visini uklapa u zaštitnu zonu. Bibliografska lista
;
;
Strana 2 od 7
2. Glavne karakteristike aktivnosti grmljavine i pražnjenja groma
2.1. Intenzitet grmljavine
Formiranje grmljavinskih oblaka i, posljedično, grmljavinske aktivnosti zavise od klimatskih uslova i terena. Stoga, aktivnost grmljavine na različitim dijelovima zemljine površine nije ista. Za proračun mjera zaštite od groma potrebno je znati određenu vrijednost koja karakteriše gromovnu aktivnost u datom području. Takva vrijednost je intenzitet aktivnosti grmljavine, koji se obično određuje brojem grmljavinskih sati ili grmljavinskih dana u godini, izračunat kao aritmetička sredina višegodišnjeg posmatranja za određeno mjesto na površini zemlje.
Intenzitet aktivnosti grmljavine u datom području zemljine površine također je određen brojem udara groma godišnje na 1 km 2 zemljine površine.
Prosječan broj udara groma na 1 km 2 zemljine površine godišnje utvrđuje se u zavisnosti od prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine i dat je u tabeli. jedan.
Tabela 1. Prosječan broj udara groma
Rice. 1. Karta prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine u grmljavinskim satima na teritoriji Rusije, susjednih zemalja i baltičkih zemalja
Na slici 1 prikazana je mapa prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine u grmljavinskim satima na teritoriji Rusije, susjednih zemalja i baltičkih zemalja.
Očekivani broj udara groma godišnje u zgradama i objektima visine ne više od 60 m, koji nisu opremljeni zaštitom od groma, imaju konstantnu visinu (slika 4a), određen je formulom 
gdje:
S - širina štićenog objekta (strukture), m; L - dužina štićenog objekta (strukture), m; hx visina zgrade duž njenih stranica, m;
n - prosječan broj udara groma na 1 km 2 zemljine površine godišnje u području izgradnje objekata.
Formula je data uzimajući u obzir činjenicu da je broj udara groma u zgradu ili građevinu proporcionalan površini koju zauzima ne samo sama zgrada ili građevina, već i zbirom površina projekcija zaštitnih zona koje stvaraju ivice i uglove krova zgrade ili konstrukcije. Ako dijelovi zgrade nisu iste visine (sl. 4b), tada zaštitna zona koju stvara visoki dio može pokriti ostatak zgrade. Ukoliko zaštitna zona višespratnice ne pokriva cijeli objekat, potrebno je uzeti u obzir dio objekta koji se nalazi van zaštitne zone visokog nivoa. 
Rice. 4. Zona zaštite koju stvaraju objekti a - zgrade iste visine; b - zgrade različitih visina.
Preporučena formula omogućava kvantifikaciju vjerovatnoće oštećenja od groma na različitim strukturama koje se nalaze u ravnom području sa prilično homogenim uslovima tla.
Treba napomenuti da se vrijednost parametra n uključenog u formulu izračuna može nekoliko puta razlikovati od gore navedenih vrijednosti. U planinskim predjelima, većina pražnjenja groma se javlja između oblaka, pa vrijednost n može biti znatno manja. Područja gdje se nalaze slojevi tla visoke provodljivosti, kako pokazuju zapažanja, selektivno su pod utjecajem pražnjenja groma, pa vrijednost n u tim područjima može biti znatno veća. Područja sa slabo vodljivim tlom, u kojima se polažu proširene metalne komunikacije (kablovske linije, metalni cjevovodi), mogu biti selektivno pogođene. Metalni objekti (tornjevi, dimnjaci) koji se izdižu iznad tla su također selektivno pogođeni.
2.2. Osnovni parametri struje groma
Struja koja teče kroz objekat pogođen gromom se brzo menja tokom vremena. Približan oblik krive struje groma je prikazan na sl. 5. Dio krive gdje struja raste naziva se prednja strana impulsa struje groma. Dio krive gdje struja opada naziva se opadanje impulsa struje groma.
Za ravne prostore najvjerovatnije su struje groma amplitude do 6104 A. Vjerovatnoća struje groma od (6-20)-104 A je mala, međutim, pri projektovanju gromobranske zaštite za kritične objekte, mogućnost takve treba uzeti u obzir struje. U planinskim područjima, amplituda strujanja groma je otprilike upola manja u ravnim područjima.
Bitna karakteristika je strmina fronta (brzina promjene) struje groma, koja određuje kako induktivni pad napona na produženim provodnicima (gromovode, donji vodiči, uzemljene elektrode, itd.) kroz koje struja teče, tako i emf, zbog svog elektromagnetnog polja. 
Rice. 5. Približan oblik krive struje groma
2.3. Efekti struje groma
Kada se grom ispusti u objekat, struja ima termičke, mehaničke i elektromagnetne efekte.
Toplotni efekti struje groma. Protok struje groma kroz konstrukcije povezan je s oslobađanjem topline. U tom slučaju, struja groma može uzrokovati zagrijavanje donjeg vodiča do temperature topljenja ili čak isparavanja.
Poprečni presjek provodnika mora biti odabran na takav način da se isključi opasnost od nedopuštenog pregrijavanja.
Tabela 2.4.1. Preporučene vrijednosti za strujne provodnike
Topljenje metala na mestu kontakta kanala munje može biti značajno ako munja udari u oštar toranj. Kada kanal groma dođe u kontakt sa metalnom ravninom, topljenje se dešava na dovoljno velikoj površini, brojčano jednakoj u kvadratnim milimetrima vrednosti amplitude struje u kiloamperima.
Mehanički efekti strujanja groma. Mehaničke sile koje nastaju u različitim dijelovima zgrade i konstrukcija prilikom prolaska struja groma kroz njih mogu biti vrlo značajne. Dovoljno je reći da se prilikom izlaganja strujama groma drvene konstrukcije mogu potpuno uništiti, a ciglene cijevi i druge nadzemne konstrukcije od kamena i cigle mogu znatno oštetiti.
Kada grom udari u beton, formira se uski kanal za pražnjenje. Značajna energija oslobođena u kanalu za pražnjenje može uzrokovati destrukciju, što će dovesti ili do smanjenja mehaničke čvrstoće betona ili do deformacije konstrukcije.
Kada grom udari u armirani beton, moguće je uništavanje betona uz deformaciju čelične armature.
2.4. Sekundarne manifestacije udara groma
Pod sekundarnom manifestacijom udara groma obično se prihvataju one pojave prilikom pražnjenja groma koje su praćene pojavom elektromotornih sila i potencijalnih razlika na različitim metalnim konstrukcijama, cjevovodima i žicama (u zatvorenom prostoru ili blizu njih) koje nisu bile direktno podvrgnut direktnom udaru groma. Sekundarne manifestacije se obično dijele na elektromagnetnu i elektrostatičku indukciju. Sekundarne manifestacije munje uključuju i pojavu razlike potencijala unutar zgrada i objekata zbog unošenja visokih potencijala kroz podzemne i površinske metalne komunikacije, cjevovode, električne kablove, podzemne nadvožnjake, nadzemne komunikacione i signalne vodove, nadzemne dalekovode, autobuse. kanali itd.).
Elektromagnetna indukcija. Pražnjenje munje je praćeno pojavom vremenski promjenjivog magnetskog polja u prostoru. Magnetno polje inducira u krugovima formiranim od raznih produženih metalnih objekata (cevovoda, električnih instalacija, itd.) elektromotornu silu, čija veličina zavisi od amplitude i strmine fronta struje munje, veličine i konfiguracije kola u kojoj emf je indukovana. U zatvorenim krugovima, inducirane emfs. uzrokuju pojavu električnih struja koje zagrijavaju pojedine elemente kola. Međutim, zbog svoje male veličine, struje inducirane emf mogu se generirati unutar zgrada i konstrukcija na različite načine, na primjer, povezivanjem cjevovoda, metalnih konstrukcija itd. u jedan sistem.
U otvorenim kolima, u krugovima čiji kontakti nisu dovoljno pouzdani na spojevima ili u tačkama konvergencije pojedinačnih elemenata kola međusobno, nastaje emf. elektromagnetna indukcija može izazvati varničenje ili ekstremnu toplotu.
elektrostatička indukcija. Ispod grmljavinskog oblaka u zemlji iu svim zemaljskim objektima akumuliraju se električni naboji, jednaki po veličini i suprotni po predznaku od naelektrisanja oblaka i naelektrisanja koje vodeći procesi unose u budući kanal munje.
S obzirom da se povećanje potencijala oblaka odvija prilično sporo, inducirana naelektrisanja se javljaju čak i na objektima koji imaju dobru izolaciju u odnosu na tlo (žice nadzemnih vodova, metalni krovovi drvenih zgrada itd.).
To se objašnjava činjenicom da svaka izolacija ima određeno curenje, zbog čega naboji, koji su istog imena kao i naboji oblaka, imaju vremena da se ispuste u zemlju. U ovom slučaju, polje naboja oblaka i polje naelektrisanja induciranih na objektu sa nekim curenjem su superponirani na način da je razlika potencijala između objekata i tla mala. Trajanje pražnjenja munje, koje neutralizira većinu naboja oblaka i naboja unesenog vodećim procesima, nekoliko je redova veličine kraće od trajanja formiranja grmljavinskog oblaka i razvoja vođe i munje. Naelektrisanja koja se induciraju na objektu, zbog velike otpornosti na curenje, nemaju vremena da se ocijede u zemlju tokom trajanja munje. Stoga nastaje razlika potencijala između objekta i tla, zbog naelektrisanja induciranih na objektu čije polje više nije kompenzirano poljem naelektrisanja oblaka.
Može se pojaviti razlika potencijala između metalnog krova zgrade i vodovodnih i kanalizacionih cijevi, električnih instalacija smještenih u zgradi i drugih uzemljenih objekata.
Što je objekt viši, to su veći potencijali inducirani na njemu i veće moraju biti sigurne udaljenosti između ovog objekta i najbližeg uzemljenog objekta.
Glavna mjera za suzbijanje pojave potencijala unutar zgrade ili konstrukcije zbog elektrostatičke indukcije je uzemljenje svih provodnih elemenata u zgradi ili konstrukciji.
Uvođenje visokih potencijala u zgrade i objekte. Sekundarne manifestacije munje uključuju pojavu značajnih napona unutar zgrada ili objekata zbog prenošenja visokih potencijala kroz zrak i podzemne metalne komunikacije.
Do prodora visokog napona u zgrade i objekte kroz ove komunikacije može doći ne samo u prisustvu metalne veze komunikacija sa štićenim objektom, već iu odsustvu iste. Na primjer, ako se proširene metalne komunikacije nalaze u neposrednoj blizini gromobrana, značajno povećanje potencijala na gromobranu do kojeg dolazi tijekom direktnog udara groma može uzrokovati preklapanje zračne izolacije od gromobrana na dio komunikacija. .
Povezivanje svih velikih dijelova zgrade međusobno (izjednačavanje potencijala) eliminira rizik od preklapanja.
Unošenje visokih potencijala eksternim komunikacijama u eksplozivne zgrade i objekte je neprihvatljivo. Za neeksplozivne zgrade i objekte III kategorije, drift visokih potencijala predstavlja opasnost za ljude u njima, au pojedinim slučajevima može izazvati i požar zbog kvara izolacije električnih instalacija. Stoga, u zavisnosti od namjene ovih objekata, postoje mjere zaštite ovih zgrada i objekata.
Formalno, proračun je izuzetno jednostavan. Potrebno je poznavati područje gromobranskog suženja u objektu S st i njihovu specifičnu gustinu n M na njenoj lokaciji. Umnožak ovih vrijednosti daje prosječan očekivani broj direktnih udara groma godišnje:
N M = n M S st (1)
U velikoj većini praktičnih situacija, N M T mol ≈ 1/N M (2)
U svim referentnim materijalima, vrijednost n M je data na 1 km 2 godišnje. Stoga se izračunata vrijednost T mol procjenjuje u godinama. Ako se, na primjer, dobije N M = 0,03, tada treba očekivati jedan udar groma u prosjeku za 1:0,03 ≈ 33 godine rada.
Koncept „proseka“ je ovde od odlučujućeg značaja. Udar groma u određenu zgradu neće se nužno desiti za 33 godine, a prije ovog tužnog događaja, ako nemate sreće, može proći samo 1-2 godine, a moguće i 100 godina (za one sretnike). Predviđeno vrijeme je važeće prosjek. To može potvrditi samo višegodišnja statistika posmatranja velikog broja objekata istog tipa.
Tabela 1 je preuzeta iz normativnog dokumenta RD 34.21.122-87.
Tabela 1
Da biste pronašli vrijednost n M , prvo morate pogledati kartu trajanja grmljavine (takođe je u standardu), ukloniti iz nje prosječno godišnje trajanje grmljavine za lokaciju dotične zgrade, a zatim, koristeći tabelu 1, dobiti željeni n M . Nepotrebno je reći koliko će rezultat izračuna biti približan. Voleo bih da operišem sa strožijim brojkama dobijenim, na primer, sistemom za daljinsko snimanje intenziteta aktivnosti grmljavine sa prostornom rezolucijom od najmanje 200 - 500 m. Nažalost, za razliku od mnogih tehnički razvijenih zemalja, takav sistem ima još nije raspoređeno na teritoriji Rusije.
Jasno je da je u sadašnjoj situaciji besmisleno ulagati velike napore na rigorozni proračun područja kontrakcije. Prema iskustvu posmatranja struktura različitih visina, pretpostavlja se da je ograničena na liniju udaljenu od vanjskog perimetra objekta na udaljenosti jednakoj 3 njegove visine. Graditi se lako. Zatim ostaje izračunati ograničenu površinu (unutar plave linije na slici 1) bilo kojom metodom, u ekstremnim slučajevima, koristeći ćelije na milimetarskom papiru. Uz veliku nesigurnost u vrijednosti nM, malo je vjerovatno da će greška u izračunavanju površine biti značajna.
Slika 1
Često građevinski elementi imaju različite visine. U ovom slučaju, radijus kontrakcije se može procijeniti iz visine najvišeg elementa. Rezultat očekivanog broja udaraca će tada dati gornju procjenu. Da bismo precizirali proračun, potrebno je izgraditi područja za sve građevinske fragmente različitih visina i nacrtati njihovu zajedničku vanjsku granicu, kao što je prikazano na sl. 2. Područje omeđeno njime će dati ažurirano područje kontrakcije za zgradu u cjelini.
Slika 2
Završeni objekti vrijede samo za osamljeni objekt. Susjedne zgrade ili visoko drveće mogu uvelike promijeniti rezultat. Zamislite urbano područje ili baštensku zadrugu, gdje su kuće gotovo jedna uz drugu. Njihove zone kontrakcije munje se djelimično preklapaju. Kao rezultat toga, očekivani broj štrajkova za svaku od kuća će biti manji. Sa uporedivom visinom susjednih zgrada, može se pretpostaviti da će iz preklapanih dijelova zona gromobranskog suženja oni biti ravnomjerno raspoređeni između kuća. Ako su visine fundamentalno različite, a njihove zone kontrakcije se preklapaju za značajan dio, potrebno je pribjeći kompjuterskom proračunu. Isto treba učiniti i u slučaju kada kupac zahtijeva veliku preciznost.
U praksi se rijetko javlja potreba za rafiniranim proračunima. Procjena broja udara groma za osamljenu zgradu uvijek se može smatrati granicom, a greška čak i na nivou značajne brojke je sasvim prihvatljiva zbog grube procjene gustine pražnjenja groma na teritoriji Rusije .
Proračun očekivanog broja N udara groma godišnje vrši se prema formulama:
za koncentrisane zgrade i građevine (dimnjaci, stubovi, tornjevi)
za zgrade i objekte pravokutnog oblika
gdje je h najveća visina zgrade ili građevine, m; S, L - širina i dužina zgrade ili konstrukcije, m; n - prosječan godišnji broj udara groma na 1 km zemljine površine (specifična gustina, udari groma u tlo) na lokaciji zgrade ili građevine.
Za zgrade i objekte složene konfiguracije, kao S i L smatraju se širina i dužina najmanjeg pravougaonika u koji se zgrada ili građevina može upisati u tlocrt.
Za proizvoljnu tačku na teritoriji SSSR-a, specifična gustina udara groma u tlo n određuje se na osnovu prosječnog godišnjeg trajanja grmljavine u satima na sljedeći način:
0 "style="margin-left:2.0pt;border-collapse:collapse;border:none">
DODATAK 3
ZONE ZAŠTITE GROM
1. Jednostruki gromobran.
Zaštitna zona jednošipnog gromobrana visine h je kružni konus (Sl. A3.1), čiji je vrh na visini h0 1.1. Zaštitne zone jednošipnih gromobrana visine h £ 150 m imaju sljedeće ukupne dimenzije. Zona A: h0 = 0,85h, r0 = (1,1 - 0,002h)h, rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85). Zona B: h0 = 0,92h; rx \u003d 1,5 (h - hx / 0,92). Za zonu B, visina jednog gromobrana za poznate vrijednosti h može se odrediti formulom h = (rx + 1,63hx)/1,5. Rice. P3.1. Zaštitna zona gromobrana sa jednim štapom: I - granica zaštitne zone na nivou hx, 2 - isto na nivou tla 1.2. Zaštitne zone jednošipnih gromobrana nebodera 150< h < 600 м имеют следующие габаритные размеры. 2. Dvostruki gromobran. 2.1. Zaštitna zona dvošipnog gromobrana visine h £ 150 m prikazana je na sl. P3.2. Krajnje površine zaštitne zone definišu se kao zone jednošipnih gromobrana, čije su ukupne dimenzije h0, r0, rx1, rx2 određene formulama iz tačke 1.1 ovog priloga za obe vrste zaštitnih zona. Rice. P3.2. Zona zaštite dvostrukog gromobrana: 1 - granica zaštitne zone na nivou hx1; 2 - isto na nivou hx2, 3 - isto u nivou tla Unutrašnje površine zaštitnih zona dvošipnog gromobrana imaju sljedeće ukupne dimenzije. u 2h< L £ 4h Kada je rastojanje između gromobrana L > u h< L £ 6h Sa rastojanjem između štapnih gromobrana L > 6h, za izgradnju zone B, gromobrane treba smatrati pojedinačnim. Uz poznate vrijednosti hc i L (pri rcx = 0), visina gromobrana za zonu B određena je formulom h = (hc + 0,14L) / l.06. 2.2. Zaštitna zona dva gromobrana različitih visina h1 i h2 £ 150 m prikazana je na sl. P dimenzije krajnjih površina zaštitnih zona h01, h02, r01, r02, rx1, rx2 određene su formulama iz tačke 1.1, kao za zaštitne zone oba tipa jednošipnog gromobrana. Ukupne dimenzije unutrašnjeg područja zaštitne zone određene su formulama: gdje su vrijednosti hc1 i hc2 izračunate prema formulama za hc u tački 2.1 ovog dodatka. Za dva gromobrana različite visine, konstrukcija zone A duplog gromobrana izvodi se na L£4hmin, a zone B - na L£6hmin. Uz odgovarajuće velike udaljenosti između gromobrana, smatraju se pojedinačnim. Rice. A3.3 Zona zaštite dva štapna gromobrana različite visine. Oznake su iste kao na sl. P3.1 3. Višestruki gromobran. Zaštitna zona višestrukog gromobrana (Sl. A3.4) je definisana kao zaštitna zona parno uzetih susjednih gromobrana visine h £ 150 m (vidjeti stavove 2.1, 2.2 ovog dodatka). Rice. P3.4. Zaštitna zona (u tlocrtu) višeštapnog gromobrana. Oznake su iste kao na sl. P3.1 Glavni uslov za zaštitu jednog ili više objekata visine hx sa pouzdanošću koja odgovara pouzdanosti zone A i zone B je ispunjenje nejednakosti rcx > 0 za sve gromobrane uzete u paru. Inače, izgradnja zaštitnih zona mora se izvršiti za jednostruke ili dvostruke gromobrane, u zavisnosti od ispunjenosti uslova iz tačke 2. ovog priloga. 4. Jednožični gromobran. Zaštitna zona jednožičnog gromobrana visine h £ 150 m prikazana je na sl. P3.5, gdje je h visina kabla u sredini raspona. Uzimajući u obzir progib kabla poprečnog presjeka 35-50 mm2 sa poznatom visinom skoka nosača i dužinom raspona a Visina kabla (u metrima) određena je: h = skok - 2 u a< 120 м; h = skok - 3 na 120< а < 150м. Rice. P3.5. Zaštitna zona jednožičnog gromobrana. Oznake su iste kao na sl. P3.1 Zaštitne zone jednožičnog gromobrana imaju sljedeće ukupne dimenzije. Za zonu tipa B, visina jednožilnog gromobrana sa poznatim vrijednostima hx i rx određena je formulom 5. Dupli žičani gromobran. 5.1. Zaštitna zona dvožilnog gromobrana visine h £ 150 m prikazana je na sl. P3.6. Dimenzije r0, h0, rx za zaštitne zone A i B određene su odgovarajućim formulama u tački 4. ovog dodatka. Ostale veličine zona određuju se na sljedeći način. Rice. PZ.6. Zaštitna zona dvožilnog gromobrana. Oznake su iste, 410 i na sl. P3.2 u h< L £ 2h u 2h< L £ 4h Kada je rastojanje između žičanih gromobrana L > 4h, za izgradnju zone A gromobrane treba smatrati pojedinačnim. u h< L £ 6h Kada je rastojanje između žičanih gromobrana L > 6h, za izgradnju zone B gromobrane treba smatrati pojedinačnim. Uz poznate vrijednosti hc i L (pri rcx = 0), visina gromobrana za zonu B određena je formulom h \u003d (hc + 0,12L) / 1,06. Rice. P3.7. Zaštitna zona od dva žičana gromobrana različite visine 5.2. Zaštitna zona dva kabla različite visine h1 i h2 prikazana je na sl. P3.7. Vrijednosti r01, r02, h01, h02, rx1, rx2 određene su formulama iz tačke 4. ovog dodatka kao za jednožičani gromobran. Za određivanje dimenzija rc i hc koriste se sljedeće formule: pri čemu se hc1 i hc2 izračunavaju korištenjem formula za hc u klauzuli 5.1 ovog dodatka. (RD34.21.122-87) Ovaj priručnik ima za cilj da razjasni i precizira glavne odredbe RD 3421.122-87, kao i da upozna stručnjake uključene u razvoj i projektovanje gromobranske zaštite različitih objekata sa postojećim idejama o razvoju groma i njegovim parametrima koji određuju opasne uticaja na ljude i materijalne vrednosti. Primjeri gromobranske zaštite zgrada i objekata različitih kategorija dati su u skladu sa zahtjevima RD 34.21.122-87. 1. KRATKI PODACI O MUNJENJEM I NJIHOVIM PARAMETRIMA Munja je električno pražnjenje dugo nekoliko kilometara koje se razvija između grmljavinskog oblaka i zemlje ili bilo koje zemljišne strukture. Pražnjenje groma počinje razvojem vođe - slabo svijetlećeg kanala sa strujom od nekoliko stotina ampera. U smjeru kretanja vođe - od oblaka naniže ili od prizemne strukture prema gore - munja se dijeli na silaznu i uzlaznu. Podaci o munjama naniže se akumuliraju već duže vrijeme u nekoliko regija svijeta. Informacije o rastućoj munji pojavile su se tek u posljednjim decenijama, kada su počela sistematska promatranja otpornosti na munje vrlo visokih struktura, na primjer, televizijskog tornja Ostankino. Vođa silazne munje pojavljuje se pod dejstvom procesa u grmljavinskom oblaku, a njegov izgled ne zavisi od prisustva bilo kakvih struktura na površini zemlje. Kako se vođa kreće prema tlu, kontra vođe usmjerene prema oblaku mogu biti uzbuđene iz prizemnih objekata. Kontakt jednog od njih sa silažnim vođom (ili kontaktom potonjeg sa površinom zemlje) određuje lokaciju udara groma u tlo ili neki predmet. Vođe u usponu uzbuđuju se sa visokih uzemljenih struktura, na čijim vrhovima se električno polje naglo povećava tokom grmljavine. Sama činjenica nastanka i održivog razvoja lidera u usponu određuje mjesto poraza. Na ravnom terenu, uzlazne munje udaraju u objekte visoke od 150 m, au planinskim predjelima pobuđuju se od šiljastih reljefnih elemenata i građevina niže visine i stoga se češće uočavaju. Razmotrimo prvo razvojni proces i parametre silazne munje. Nakon uspostavljanja prolaznog vodećeg kanala, slijedi glavna faza pražnjenja - brza neutralizacija vodećih naboja, praćena jakim sjajem i povećanjem struje do vršnih vrijednosti u rasponu od nekoliko do stotina kiloampera. U ovom slučaju dolazi do intenzivnog zagrijavanja kanala (do nekoliko desetina hiljada kelvina) i njegovog udarnog širenja, koje se sluhom percipira kao udar groma. Struja glavnog stupnja sastoji se od jednog ili više uzastopnih impulsa koji su superponirani na kontinuiranu komponentu. Većina strujnih impulsa ima negativan polaritet. Prvi impuls, sa ukupnim trajanjem od nekoliko stotina mikrosekundi, ima dužinu fronta od 3 do 20 μs; vršna vrijednost struje (amplituda) uveliko varira: u 50% slučajeva (prosječna struja) prelazi 30, au 1-2% slučajeva 100 kA. Otprilike u 70% negativnih munja naniže, nakon prvog impulsa slijede slijedeće s nižim amplitudama i prednjom dužinom: prosječne vrijednosti su 12 kA i 0,6 μs, respektivno. U ovom slučaju, strmina (brzina porasta) struje na prednjoj strani narednih impulsa je veća nego za prvi impuls. Struja kontinuirane komponente silazne munje varira od nekoliko do stotina ampera i postoji tokom čitavog bljeska, u prosjeku traje 0,2 s, au rijetkim slučajevima 1-1,5 s. Naelektrisanje koje se nosi tokom čitavog bljeska munje varira od nekoliko do stotina kulona, od čega 5-15 kulona otpada na pojedinačne impulse, a 10-20 kulona na kontinuiranu komponentu. U oko 10% slučajeva opažene su munje sa pozitivnim strujnim impulsima. Neki od njih imaju oblik sličan obliku negativnih impulsa. Osim toga, zabilježeni su pozitivni impulsi sa značajno većim parametrima: trajanje oko 1000 μs, dužina fronta oko 100 μs i preneseno naelektrisanje u prosjeku od 35 C. Karakteriziraju ih varijacije u amplitudama struje u vrlo širokom rasponu: s prosječnom strujom od 35 kA, u 1-2% slučajeva mogu se pojaviti amplitude veće od 500 kA. Akumulirani stvarni podaci o parametrima silaznih munja ne dozvoljavaju nam da procijenimo njihove razlike u različitim geografskim regijama. Stoga se za cijelu teritoriju SSSR-a pretpostavlja da su njihove vjerovatnoće iste. Uzlazne munje se razvijaju na sljedeći način. Nakon što uzlazni vođa stigne do grmljavinskog oblaka, počinje proces pražnjenja, praćen u približno 80% slučajeva strujama negativnog polariteta. Uočene su struje dva tipa: prva je kontinuirana bez impulsa do nekoliko stotina ampera i trajanja desetinki sekunde, koja nosi naboj od 2-20 C; drugi karakterizira superponiranje kratkih impulsa na dugu komponentu bez impulsa, čija je amplituda u prosjeku 10-12 kA i prelazi 30 kA samo u 5% slučajeva, a preneseno punjenje doseže 40 C. Ovi impulsi su slični narednim impulsima glavne faze silazne negativne munje. U planinskim područjima, uzlaznu munju karakterišu duže neprekidne struje i veća prenesena naelektrisanja nego u ravnicama. Istovremeno, varijacije u komponentama impulsa struje u planinama i na ravnici se malo razlikuju. Do danas nije pronađena veza između uzlaznih struja groma i visine struktura iz kojih su pobuđene. Stoga se procjenjuje da su parametri uzlazne munje i njihove varijacije isti za sve geografske regije i visine objekata. U RD 34.21.122-87 podaci o parametrima gromobranskih struja uzeti su u obzir u zahtjevima za projekte i dimenzije gromobranske opreme. Na primjer, minimalne dopuštene udaljenosti od gromobrana i njihovih uzemljivača do objekata kategorije I (klauzule 2.3-2.5 *) određuju se iz stanja gromobrana u udaru groma nadole sa amplitudom i strminom strujnog fronta unutar 100 kA i 50 kA / μs, respektivno. Ovo stanje odgovara najmanje 99% nizvodnih udara groma. 2. KARAKTERISTIKE GROMOVE AKTIVNOSTI O intenzitetu aktivnosti grmljavine na različitim geografskim lokacijama može se suditi na osnovu podataka široke mreže meteoroloških stanica o učestalosti i trajanju grmljavine zabilježenih u danima i satima godišnje od čujne grmljavine na početku i na kraju grmljavine. Međutim, važnija i informativnija karakteristika za procjenu mogućeg broja objekata pogođenih gromom je gustina nizvodnih udara groma po jedinici zemljine površine. Gustina udara groma u tlo uvelike varira u svim dijelovima svijeta i ovisi o geološkim, klimatskim i drugim faktorima. Uz opći trend rasta ove vrijednosti od polova prema ekvatoru, na primjer, ona naglo opada u pustinjama i raste u regijama s intenzivnim procesima isparavanja. Utjecaj reljefa posebno je velik u planinskim područjima, gdje se frontovi groma uglavnom šire duž uskih koridora, pa su unutar malog područja moguća oštra kolebanja gustine pražnjenja u tlo. U cjelini, širom svijeta, gustina udara groma varira od gotovo nule u subpolarnim područjima do 20-30 pražnjenja po 1 km zemlje godišnje u vlažnim tropskim zonama. Za istu regiju moguće su varijacije iz godine u godinu, stoga je za pouzdanu procjenu gustine ispuštanja u tlo potrebno dugoročno usrednjavanje. Trenutno je ograničen broj lokacija širom svijeta opremljen brojačima groma, a za male površine moguće su direktne procjene gustine pražnjenja na tlo. U masovnim razmjerima (na primjer, za cijelu teritoriju SSSR-a), registracija broja udara groma u zemlju još uvijek je nemoguća zbog mukotrpnosti i nedostatka pouzdane opreme. Međutim, za geografske lokacije na kojima su instalirani brojači groma i vršena meteorološka osmatranja grmljavine, pronađena je korelacija između gustine zemaljskih pražnjenja i učestalosti ili trajanja grmljavine, iako je svaki od ovih parametara podložan raspršivanju iz godine u godinu. ili od grmljavine do grmljavine. U RD 34.21.122-87, ova korelaciona zavisnost, prikazana u Dodatku 2, proširena je na čitavu teritoriju SSSR-a i povezuje čisto silazne udare groma na 1 km2 zemljine površine sa specifičnim trajanjem grmljavine u satima. Podaci meteoroloških stanica o trajanju grmljavine usredsređeni su za period od 1936. do 1978. godine i ucrtani na geografsku kartu SSSR-a u obliku linija, koje karakteriše konstantan broj sati sa grmljavinom godišnje (Sl. 3. RD 34.21.122-87); u ovom slučaju, trajanje grmljavine za bilo koju tačku je postavljeno u intervalu između dvije linije koje su joj najbliže. Za neke regije SSSR-a, na osnovu instrumentalnih studija, sastavljene su regionalne karte trajanja grmljavine, ove karte se takođe preporučuju za upotrebu (vidi Dodatak 2 RD34.21.122-87) Na ovaj indirektan način (preko podataka o trajanju grmljavina) moguće je uvesti zoniranje teritorije SSSR-a prema gustini udara groma u tlo. 3. BROJ UDARA GROMA NA ZEMLJENE OBJEKTE Prema zahtjevima tabele. 1 RD 34.21.122-87 za veći broj objekata, očekivani broj udara groma je pokazatelj koji određuje potrebu za gromobranskom zaštitom i njenu pouzdanost. Zbog toga je neophodno imati način da se ova vrednost proceni u fazi projektovanja objekta. Poželjno je da ova metoda uzme u obzir poznate karakteristike aktivnosti grmljavine i druge informacije o munjama. Prilikom brojanja udara groma prema dolje koristi se sljedeća reprezentacija: visoki objekt prima pražnjenja koja bi, u njegovom odsustvu, udarila u površinu zemlje na određenom području (tzv. retrakciona površina). Ovo područje je kružno za grudni objekt (vertikalna cijev ili toranj) i pravokutno za prošireni objekt kao što je nadzemni dalekovod. Broj pogodaka na objekt jednak je proizvodu površine kontrakcije i gustine pražnjenja groma na njegovoj lokaciji. Na primjer, za koncentrirani objekt gdje je R0 radijus kontrakcije; n je prosječan godišnji broj udara groma po 1 km2 zemljine površine. Za produženi objekt sa dužinom l Dostupna statistika oštećenja objekata različite visine u područjima s različitim trajanjem grmljavine omogućila je grubo utvrđivanje odnosa između radijusa kontrakcije R0 i visine objekta h. Uprkos značajnom rasipanju, može se uzeti R0 = 3h u prosjeku. Navedeni odnosi čine osnovu formula za izračunavanje očekivanog broja udara groma koncentrisanih objekata i objekata zadatih dimenzija u Prilogu 2 RD 34.21.122-87. Otpor grmljavine objekata direktno zavisi od gustine pražnjenja groma u zemlju i, shodno tome, od regionalnog trajanja grmljavine u skladu sa podacima u Dodatku 2. Može se pretpostaviti da se povećava verovatnoća udara u objekat, za na primjer, sa povećanjem amplitude struje groma, i ovisi o drugim parametrima pražnjenja. Međutim, dostupna statistika štete dobijena je metodama (fotografiranje udara groma, snimanje posebnim brojačima) koje ne dozvoljavaju razlikovanje uticaja drugih faktora, osim intenziteta aktivnosti grmljavine. Procijenimo sada, koristeći formule u Dodatku 2, koliko često predmete različitih veličina i oblika može pogoditi grom. Na primjer, s prosječnim trajanjem grmljavine od 40-60 sati godišnje, u koncentrisanom objektu visine 50 m (na primjer, dimnjak), ne može se očekivati više od jednog poraza u 3-4 godine, a u zgradi visine 20 m i dimenzija 100x100 m (tipično u pogledu dimenzija za mnoge vrste proizvodnje) - najviše jedan poraz u 5 godina. Dakle, uz umjerenu veličinu zgrada i objekata (visina u rasponu od 20-50 m, dužina i širina oko 100 m), udar groma je rijedak događaj. Za male objekte (dimenzija od približno 10 m) očekivani broj udara groma rijetko prelazi 0,02 godišnje, što znači da se ne može desiti više od jednog udara groma tokom cijelog vijeka trajanja. Iz tog razloga, prema RD 34.21.122-87, za neke male zgrade (čak i sa niskom otpornošću na vatru) zaštita od groma nije uopće predviđena ili je znatno pojednostavljena. Za koncentrisane objekte, broj udara groma prema dolje raste u kvadratnoj zavisnosti od visine, a u područjima sa umjerenim trajanjem grmljavine na visini objekta od oko 150 m iznosi jedan ili dva udara godišnje. Iz koncentrisanih objekata veće visine pobuđuje se uzlazna munja, čiji je broj takođe proporcionalan kvadratu visine. Ovu ideju o osjetljivosti visokih objekata potvrđuju zapažanja provedena na televizijskom tornju Ostankino visokom 540 m: godišnje se dogodi oko 30 udara groma, a više od 90% njih su uzlazna pražnjenja, a broj udara groma prema dolje ostaje na nivou jedne ili dvije godišnje. Dakle, za koncentrisane objekte visine veće od 150 m, broj nizvodnih udara groma malo zavisi od visine. 4. OPASNI EFEKTI MUNJE Spisak osnovnih pojmova (Prilog 1 RD 34.21.122-87) navodi moguće vrste udara groma na različite prizemne objekte. U ovom paragrafu detaljnije su predstavljene informacije o opasnim efektima groma. Utjecaj groma se obično dijeli u dvije glavne grupe: primarni, uzrokovan direktnim udarom groma, i sekundarni, izazvan njenim obližnjim pražnjenjima ili doveden u objekat proširenim metalnim komunikacijama. Opasnost od direktnog udara i sekundarnog djelovanja groma za zgrade i objekte i ljude ili životinje u njima određena je, s jedne strane, parametrima pražnjenja groma, as druge strane tehnološkim i konstruktivnim karakteristikama objekta. objekta (prisustvo zona opasnosti od eksplozije ili požara, vatrootpornost građevinskih konstrukcija, tip ulaznih komunikacija, njihova lokacija unutar objekta, itd.). Direktan udar groma izaziva sljedeće efekte na objekt: električne, povezane s porazom ljudi ili životinja električnom strujom i pojavom prenapona na zahvaćenim elementima. Prenapon je proporcionalan amplitudi i strmini struje groma, induktivnosti konstrukcija i otporu uzemljivača, kroz koje se struja groma preusmjerava na tlo. Čak i pri izvođenju gromobranske zaštite, direktni udari groma sa velikim strujama i strminama mogu dovesti do prenapona od nekoliko megavolti. U nedostatku zaštite od groma, putevi širenja struje groma su nekontrolisani i njen udar može stvoriti opasnost od strujnog udara, opasnog koraka i napona dodira, preklapanja na drugim objektima; termalni, povezan sa oštrim oslobađanjem toplote tokom direktnog kontakta kanala munje sa sadržajem objekta i kada struja groma teče kroz objekat. Energija koja se oslobađa u kanalu groma određena je prenesenim nabojem, trajanjem bljeska i amplitudom struje munje; i 95% slučajeva pražnjenja groma, ova energija (na bazi otpora od 1 Ohm) prelazi 5,5 J, dva do tri reda veličine je veća od minimalne energije paljenja većine mješavina plina, pare i prašine i zraka koje se koriste u industrija. Shodno tome, u takvim okruženjima kontakt sa gromobranskim kanalom uvijek stvara opasnost od paljenja (a u nekim slučajevima i eksplozije), isto važi i za slučajeve prodora gromobranskog kanala u zgrade eksplozivnih vanjskih instalacija. Kada struja groma teče kroz tanke provodnike, postoji opasnost od njihovog topljenja i pucanja; mehaničke, zbog udarnog vala koji se širi iz kanala groma, i elektrodinamičkih sila koje djeluju na provodnike sa strujama groma. Ovaj udar može uzrokovati, na primjer, spljoštenje tankih metalnih cijevi. Kontakt sa kanalom groma može uzrokovati iznenadno stvaranje pare ili plina u nekim materijalima, praćeno mehaničkim kvarom, kao što je cijepanje drveta ili pucanje betona. Sekundarne manifestacije munje povezane su s djelovanjem elektromagnetnog polja bliskih pražnjenja na objekt. Ovo polje se obično posmatra u obliku dvije komponente: prva je zbog kretanja naelektrisanja u vođi i kanalu groma, druga je zbog promjene struje munje s vremenom. Ove komponente se ponekad nazivaju elektrostatička i elektromagnetna indukcija. Elektrostatička indukcija se manifestuje u vidu prenapona koji nastaje na metalnim konstrukcijama objekta i zavisi od struje groma, udaljenosti do mesta udara i otpora uzemljene elektrode. U nedostatku odgovarajućeg uzemljivača, prenapon može doseći stotine kilovolti i stvoriti opasnost od ozljeda ljudi i preklapanja između različitih dijelova objekta. Elektromagnetna indukcija je povezana sa stvaranjem EMF-a u metalnim krugovima, koji je proporcionalan strmini struje groma i površini koju kolo pokriva. Proširene komunikacije u modernim industrijskim zgradama mogu formirati kola koja pokrivaju veliku površinu, u kojima je moguće inducirati EMF od nekoliko desetina kilovolti. Na mjestima konvergencije proširenih metalnih konstrukcija, u prekidima u otvorenim strujnim krugovima, postoji opasnost od bljeskova i varnica uz moguću disipaciju energije od oko desetinki džula. Druga vrsta opasnog udara groma je drift visokog potencijala duž komunikacija koje se uvode u objekat (žice nadzemnih dalekovoda, kablovi, cjevovodi). To je prenapon koji nastaje na komunikacijama prilikom direktnih i bliskih udara groma i širi se u obliku talasa koji pada na objekat. Opasnost nastaje zbog mogućih preklapanja od komunikacija do uzemljenih dijelova objekta. Opasnost predstavljaju i podzemni vodovodi, koji mogu preuzeti dio struje groma koja se širi u tlu i dovesti ih u objekat. 5. KLASIFIKACIJA ZAŠTIĆENIH OBJEKATA Ozbiljnost posljedica udara groma prvenstveno zavisi od opasnosti od eksplozije ili požara zgrade ili objekta pod termičkim djelovanjem groma, kao i od varnica i plafona uzrokovanih drugim vrstama udara. Na primjer, u industrijama koje su stalno povezane s otvorenom vatrom, procesima sagorijevanja, upotrebom vatrostalnih materijala i konstrukcija, protok struje groma ne predstavlja veliku opasnost. Naprotiv, prisustvo eksplozivnog okruženja unutar objekta stvara prijetnju uništenjem, ljudskim žrtvama i velikom materijalnom štetom. Uz toliku raznolikost tehnoloških uslova, nametnuti iste zahtjeve za gromobransku zaštitu svih objekata značilo bi ili ulagati u njega, vršiti prekomjerne rezerve ili se pomiriti sa neminovnošću značajnih oštećenja uzrokovanih gromom. Stoga je u RD 34.21.122-87 usvojen diferencirani pristup implementaciji gromobranske zaštite različitih objekata, u vezi s tim u tabelu. 1. ovog uputstva, zgrade i objekti su podeljeni u tri kategorije, koje se razlikuju po težini mogućih posledica udara groma. U kategoriju I spadaju industrijske prostorije u kojima se u normalnim tehnološkim uslovima mogu locirati i formirati eksplozivne koncentracije gasova, para, prašine, vlakana. Svaki udar groma, koji uzrokuje eksploziju, stvara povećanu opasnost od uništenja i žrtava ne samo za ovaj objekt, već i za obližnje. U II kategoriju spadaju industrijske zgrade i objekti u kojima je pojava koncentracije eksploziva nastala kao posljedica kršenja normalnog tehnološkog režima, kao i vanjske instalacije koje sadrže eksplozivne tekućine i plinove. Za ove objekte, udar groma stvara opasnost od eksplozije samo kada se poklopi sa tehnološkim udesom ili radom ventila za disanje ili hitnih slučajeva u vanjskim instalacijama. Zbog umjerenog trajanja grmljavine na teritoriji SSSR-a, vjerovatnoća da će se ti događaji poklopiti je prilično mala. U kategoriju III spadaju objekti čije su posljedice poraza povezane s manjom materijalnom štetom nego u eksplozivnom okruženju. To uključuje zgrade i objekte sa požarno opasnim prostorijama ili građevinske konstrukcije niske otpornosti na požar, a za njih zahtjevi za zaštitu od groma postaju stroži s povećanjem vjerovatnoće udara u objekt (očekivani broj udara groma). Pored toga, u kategoriju III spadaju objekti čije oštećenje predstavlja opasnost od električnih dejstava na ljude i životinje: velike javne zgrade, stočarske zgrade, visoke konstrukcije kao što su cijevi, kule, spomenici. Konačno, kategorija III uključuje male zgrade u ruralnim područjima, gdje se najčešće koriste zapaljive konstrukcije. Prema statistikama, ovi objekti predstavljaju značajan udio požara uzrokovanih grmljavinom. Zbog niske cijene ovih zgrada, njihova gromobranska zaštita se izvodi pojednostavljenim metodama koje ne zahtijevaju značajne materijalne troškove (str. 2.30).
;
;
;
;
;
;;
;;
;;
;
