Как сосчитать частоту ударов молнии в строение?

Если подойти формально, то рассчитать, как часто бьёт молния в дом совсем несложно. Для этого потребуется площадь стягивания (SСТ) молний и их плотность (nМ). Перемножаем эти величины и получаем точный расчёт частоты ударов за год: NM = nMSст

Это в теории, а что же мы имеем на практике? В реальности плотность меньше единицы и представлена дробным числом, что лишено физического смысла. Для получения вразумительного ответа, нужно условно приравнять плотность ударов к единице: Tмол ≈ 1/NM

Все существующие справочники фиксируют плотность в расчёте на 1 кв. км в год, а потому характеристика Tмол рассчитывается в годах. К примеру, nМ = 0,004, тогда предполагается, что частота ударов молнии в здание (1:0,04) в среднем будет 1 раз в 25 лет.

В слово «среднее» вложен особый смысл. Вовсе не значит, что молния ударит через 25 лет после возведения здания. Это может произойти гораздо раньше, даже в том же году. Хотя возможен и другой исход дела: удара молнии в объект не последует и через 90 лет. Найденный временной период является усреднённым. Чтобы сделать более реальный расчёт частоты ударов молнии, нужно в течение очень длительного периода наблюдать за огромным количеством построек одного вида.

Как найти удельную плотность nМ

Надёжная молниезащита жилых и общественных зданий требует вычисления частоты попаданий. Как было сказано выше, в формуле присутствует параметр удельной плотности. Приводим данные таблицы (рис. 1) из норматива РД 34.21.122-87

Рисунок 1. Таблица удельной плотности ударов молнии в землю, РД 34.21.122-87

Для определения плотности надо воспользоваться картой продолжительности гроз, которая также приведена в данном нормативном документе. Берём среднегодовую продолжительность в месте нахождения объекта и смотрим в таблицу (рис. 1). Конечно, в результате мы получим лишь приблизительные данные. Оптимальным для расчётов была бы система регистрационной интенсивности грозовой деятельности с расширением в 200-500 метров. Однако в РФ подобная системный ресурс ещё не в ходу, тогда как в большинстве развитых стран его успешно используют.

Расчёт площади стягивания SСТ

Вторым параметром формулы для вычисления частоты ударов молнии в здание является величина площади стягивания. Особой тщательности вычислений она не требует. Исходя из статистических данных, было принято считать, что границы площади будут проходить на расстоянии, равном трём высотам от внешних стен строения. Построение чертежа не затруднительно (рис. 2). Далее следует вычисление ограниченной площади (синяя линия на рис. 2), при этом можно воспользоваться разными методами, например, миллиметровой бумагой.

Рисунок 2. Расчёт площади стягивания SCT

Нередко архитектурные решения предполагают у здания наличие стен различной высоты. В этих случаях расчёт площади стягивания производится по размеру самой высокой из стен. Оценить площадь в реале легко при построении чертежей площади всех элементов здания, различных по высоте, а потом выделении их общей границы (рис. 3).

Рисунок 3. Расчёт площади стягивания для здания наличие стен различной высоты

Сразу оговоримся, что подобные вычисления площади актуальны лишь для обособленных зданий. Допустим, вы занимаетесь молниезащитой строений, находящихся в тесной застройке по отношению друг к другу или расположенных на территории дачного посёлка, когда рядом много разноплановых объектов. Зоны стягивания при этом будут накладываться одна на другую, а потому частота ударов молнии в каждое здание будет значительно меньше.

Если дома примерно одинаковы по уровню высоты, предполагается, что зоны распределятся между ними равномерно. Если они имеют большую разницу в высотности, то вручную рассчитать все зоны, наложенные одна на другую, будет проблематично. Это стоит сделать с помощью компьютера. Именно такой способ вычисления лучше предпочесть, если заказчику необходимы точные расчёты. Практика показывает, что заказчиков, которым предельно точно нужно узнать, как часто бьёт молния в место, где будет стоять его дом, крайне мало. Оценку можно считать предельной, ошибки допустимы, в связи с неточной плотностью грозовых разрядов в РФ.

Материал создан на основе статьи профессора Эдуарда Мееровича Базеляна “Что надо защищать от прямого удара молнии?”

Смотрите также:

Смотрите также: