Проблемы теории снеговых нагрузок на сооружения (29.06.2009)

Автор: Ледовской Игорь Васильевич

1. Усовершенствовать нормирование снеговых нагрузок на грунт и покрытия зданий в СНиП «Нагрузки и воздействия»;

2. Дать обоснованную вероятностную оценку запасов воды в снежном покрове на той или иной местности для прогнозирования речного стока и паводков, если причиной последних является таяние снега;

3. Оценить возможность тренда в направлении повышения (или уменьшения) максимальных снеговых нагрузок на грунт и дать прогноз изменения снеговых нагрузок в связи с потеплением климата;

4. Учитывать влияние на потери тепла теплопроводности снега на покрытиях отапливаемых зданий при выборе наиболее рационального термического сопротивления кровли здания;

5. Проводить на основе предложенной структурной модели неоднородной среды исследования теплопроводных, упругих и электрических свойств не только снежного покрова, но и бетона, металлокерамики и других композиционных материалов.

Апробация результатов исследований. Результаты исследований докладывались:

на ежегодных научно-технических конференциях СПбГАСУ в Санкт-Петербурге, 1982 – 2009 гг.;

научно-технической конференции «Надежность и качество строительных конструкций», Куйбышев, 1982;

конференции «Состояние, перспективы развития и применения пространственных строительных конструкций», Свердловск, 1989 г.;

Международном гляциологическом симпозиуме «Будущее гляциосферы в свете меняющегося климата» в Пущино, 2002 г.;

Международной научно-практической конференции «Реконструкция.

Санкт-Петербург – 2003», СПбГАСУ;

VI Всероссийском гидрологическом съезде 28.09 – 01.10.2004 г. в Санкт-Петербурге;

11-й научно-технической конференции «Теория и методы замораживания грунтов» СПбГУНиПТ, 2008 г.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований свойств снеговых нагрузок были приняты ЦНИИСК им. Кучеренко для уточнения СНиП «Нагрузки и воздействия». Для ЗАО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург» разработаны рекомендации по назначению снеговой нагрузки при проектировании покрытия Крестовского стадиона в Санкт-Петербурге.

Публикации по теме диссертации. Результаты исследований, которые были осуществлены автором лично или совместно с другими авторами, отражены в 32 статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 110 наименований ( из них 5 – на иностранном языке) и двух приложений; изложена на 325 стр., содержит 71 табл. и 40 рис.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Показана практическая значимость темы диссертации. Представлен методологический аппарат диссертации, который был в основном отражен выше в общей характеристике работы. Определены проблемы, цели и задачи исследований. Сделан обзор и анализ моделей накопления снега на грунте. Дан анализ исследований по теплопроводности снежного покрова.

ГЛАВА 1. МАКСИМАЛЬНЫЕ СНЕГОВЫЕ НАГРУЗКИ НА ГРУНТ

из которого определяется наибольшая величина:

Рассматривается решение двух задач. Во-первых, возможность определения уровня x, превышаемого весом снега с периодом повторяемости T зим по формуле

Во-вторых, определение возможного тренда снеговых нагрузок в связи с глобальным потеплением климата.

, противоречащих опытным данным, вносит непредсказуемую погрешность в значения уровней x, вычисляемых с помощью распределения Гумбеля. Следовательно, использование максимумов для оценки параметров распределения Гумбеля некорректно в логическом отношении. Одновременно максимумы в выборке можно расположить в порядке их появления в течение n зим наблюдений (рис. 2).

На основании анализа обширных данных об изменениях климатической системы И. И. Борзенкова, М. И. Будыко, Г. В. Менжулин, И. А. Шикломанов, М. С. Маккракен, А. Д. Хект и другие ученые пришли к выводам, что, во-первых, в течение ХХ в. происходило глобальное потепление климата. Во-вторых, количество осадков и испарений в глобальном масштабе также возрастало. В-третьих, количество осадков зимой оказалось больше, чем летом, а испарение летом было больше, чем зимой. В связи с глобальным потеплением климата была разработана методика выявления тренда максимальных снеговых нагрузок на грунт. В частности, установлено, что в Ленинградской области, во второй половине ХХ в. наблюдался значимый тренд снеговых нагрузок (см. рис. 2). Климатологи прогнозируют потепление климата вплоть до 2050 г. и далее. Тогда, например, в Шугозеро с 2000 г. по 2050 г. прогнозируемые максимальные снеговые нагрузки возрастут на 35 %, а в Рощино – на 25 %.

являются независимыми случайными величинами. Это связано с влиянием парникового эффекта, вызванным антропогенным фактором. Таким образом, свойства максимумов снеговой нагрузки определяются их последовательностью в выборке. Результаты исследований отражены в работах [1, 6, 9, 10].

ГЛАВА 2. СЛУЧАЙНЫЙ ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ СНЕГА

НА ГРУНТЕ

– случайная величина веса снега в конце t-й декады i-й зимы. Тогда декадные приращения веса снежного покрова за t-ю декаду i-й зимы вычисляются по формуле:

Оценками математического ожидания и стандартного отклонения веса снега и его приращения в t-ю декаду будут соответственно выборочные среднее значение и стандартное отклонение, вычисляемые по формулам:

– объем выборки веса снежного покрова (его приращений) в t-ю декаду.

Предложена математическая гипотеза, в соответствии с которой накопление веса снега на грунте – это СП с независимыми декадными приращениями. Показано, что СП с независимыми декадными приращениями является достаточно простой и эффективной моделью накопления веса снега на грунте. Рассмотрены следствия, логически вытекающие из предлагаемой гипотезы, в виде ряда вероятностных задач.

составляющих:

СП накопления снега в конце t-й декады – определяется на основании статистических данных по формуле

. Последняя хаотична и непредсказуема в каждую из n зим наблюдений, но равновероятна по знаку. Случайную компоненту в t-ю декаду i-й зимы найдем с учетом (7) из формулы (6):

Из формулы (8) видно, что случайные свойства веса снега определяются случайными свойствами центрированных декадных приращений, которые в j-ю декаду i-й зимы вычисляются по формуле

Свойства центрированных декадных приращений. Независимость приращений является обязательным условием для применения статистических методов оценивания параметров распределения, критериев согласия статистической модели с опытными данными.

декад устойчивого снежного покрова. Поскольку доказано, что это предположение не противоречит опытным данным, то значения центрированных декадных приращений образуют стационарный СП.

Оценка дисперсии декадных приращений снеговой нагрузки в период устойчивого снежного покрова по результатам наблюдений за n зим равна


загрузка...