Проблемы теории снеговых нагрузок на сооружения (29.06.2009)

Автор: Ледовской Игорь Васильевич

Результаты исследований отражены в работах [5, 8, 15, 19, 21, 23, 26, 28, 35].

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задача о снеговых нагрузках на сооружения является весьма сложной и обширной. Для ее решения были проведены исследования снеговых нагрузок в трех направлениях:

создание наиболее адекватной опытным данным статистической модели накопления снега на грунте в течение зимы;

учет влияния ветра на перенос и снос снега с покрытий;

учет таяния снега на покрытиях отапливаемых зданий.

Итогом этих исследований явилось установление новых закономерностей в формировании снежного покрова грунта и покрытий зданий. Предложены статистические модели и новые методы вероятностных расчетов снеговых нагрузок на покрытия зданий. Сделаны следующие выводы:

1. Разработана методика выявления значимого тренда максимальных снеговых нагрузок на грунт. Совместно с Т. В. Успасской на примере Ленинградской области было установлено, что из-за глобального потепления климата в некоторых областях Северо-Запада России во второй половине ХХ в. возник значимый тренд максимальных запасов воды в снеге. Следовательно, в XXI в. прогнозируется не только увеличение снеговых нагрузок, но и усиление наводнений, если главной причиной паводков является таяние снега [6]. В крупных городах на протяжении всего ХХ в. возрастал выброс в атмосферу парниковых газов и аэрозолей. Возникал парниковый эффект, из-за которого снег в городах таял интенсивнее, чем в загородной местности. Поэтому, например, в Санкт-Петербурге тренд максимальных снеговых нагрузок не наблюдался.

2. Показано, что определение уровня x, превышаемого весом снега с периодичностью T зим, при помощи распределения Гумбеля некорректно в логическом отношении. Следовательно, оценку снеговых нагрузок не следует производить, используя распределение Гумбеля или любое другое распределение, если для оценки параметров распределения также используются выборки ежегодных максимумов веса снега (гл. 1). Следует предпочесть модель, параметры которой определяются с использованием всего массива исходных данных.

3. Выдвинута состоятельная математическая гипотеза, что накопление веса снега на грунте – это СП с независимыми нормальными декадными приращениями. Вывод о состоятельности гипотезы основан на том, что, во-первых, предположения о взаимной независимости и нормальности декадных приращений, о равенстве дисперсий декадных приращений согласуются с опытными данными. Во-вторых, следствия, логически вытекающие из этой гипотезы, также не противоречат результатам снегосъемки на грунте.

4. На основании указанной математической гипотезы предложена, проанализирована и обоснована статистическая модель (13) накопления снега на грунте в период устойчивого снежного покрова. Использование этой модели открывает перспективы решения ряда новых задач, которые до настоящего времени не имели решения. Например, можно определить: ожидаемое (при заданной вероятности превышения) приращение веса снега на грунте за одну, две и более декады; число декад, в течение которых вес снега был выше уровня x за период n зим (гл. 2). Ее можно использовать для оценки запасов воды в снежном покрове для бытовых потребностей, сельского хозяйства, гидроэнергетики, нормирования снеговых нагрузок на покрытия зданий.

5. Сформулированы предложения по усовершенствованию нормативной методики определения снеговых нагрузок на грунт.

6. Установлено, что снеговая нагрузка на холодное пространственное покрытие до 20% может превысить снеговую нагрузку на грунт в окрестностях здания. Предложены схемы распределения снеговых нагрузок по некоторым видам пространственных покрытий неотапливаемых зданий.

7. Установлено, что в период устойчивого снежного покрова снеговые нагрузки на плоском покрытии здания, как и на грунте, распределены по нормальному закону распределения вероятностей. В совместной с А. А. Котовым работе [31] показано, что коэффициент пропорциональности между параметрами распределений снега на грунте и покрытии здания в конце периода снегонакопления один и тот же. Этот коэффициент (он же является коэффициентом сноса снега ветром с покрытия) рекомендуется вычислять по формуле (39).

8. Предложена методика вычисления нормативных и расчетных значений снеговых нагрузок на пологие покрытия с учетом сноса снега ветром. Созданы предпосылки для обоснованного сочетания снеговой нагрузки с другими воздействиями на сооружения, имеющими случайные отклонения от средних величин.

9. Найдено, что на пространственных покрытиях отапливаемых зданий снеговая нагрузка из-за тепловыделения кровли оказалась в 3-4 раза меньше, чем на пространственных покрытиях неотапливаемых зданий.

в зависимости от плотности и структуры снега. Кроме того, структурная модель использовалась при исследовании электропроводности и упругости металлокерамики, теплопроводности бетона, упругости полимеров с заполнителями и других композиционных материалов [23].

11. Предложены две модели (56)–(57) таяния снега на теплом покрытии. Результаты расчетов с использованием модели (56) находятся в хорошем согласии с опытными данными (см. рис. 6). Эта модель рекомендуется для определения оптимального термического сопротивления покрытия здания.

4. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В ведущих рецензируемых научных журналах из Перечня,

составленного ВАК

1. Ледовской И. В. Выбор статистической модели накопления снега на грунте // Промышленное и гражданское строительство. 2008. №1. С. 45.

2. Ледовской И. В., Калужинский Ю. М., Павлов В. А., Рощин А. В., Никифоров Д. Г. О характере снеговых нагрузок на некоторых видах пространственных покрытий // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1985. № 1. С. 5–10.

3. Ледовской И. В. Современное состояние нормирования снеговых нагрузок // Промышленное и гражданское строительство. 2008. №2. С. 31–33.

4. Ледовской И. В. Новый метод нормирования снеговых нагрузок // Промышленное и гражданское строительство. 2008. №3. С. 24–26.

5. Ледовской И. В. Снеговая нагрузка на покрытие отапливаемого здания // Вестник гражданских инженеров. 2008. №2 (15). С. 31–36.

6. Ледовской И. В., Успасская Т. В. О влиянии потепления климата на тренд снеговых нагрузок на грунт // Вестник гражданских инженеров. 2008. №3 (16). С. 24–32.

7. Ледовской И. В. Снеговая нагрузка на некоторые пространственные покрытия зданий // Вестник гражданских инженеров. 2009. №1 (18). С. 22–24.

8. Ледовской И. В. Моделирование структуры и теплопроводности снежного покрова // Метеорология и гидрология. 2000. № 6. С. 77–85.

9. Ледовской И. В., Павлов В. А. О вероятностной оценке массы снежного покрова на грунте // Метеорология и гидрология. 1988. № 6. С. 96–104.

В других научных журналах и трудах конференций

10. Ледовской И. В. Анализ теории максимальных значений веса снега на грунте // Вестник гражданских инженеров. 2004. №1. С. 56–60.

11. Ледовской И. В. Анализ норм снеговых нагрузок // Реконструкция Санкт-Петербурга. Международная научно-практическая конференция: тез. докл. Ч. 1. СПб., 2002. С. 35.

12. Ледовской И. В. Анализ норм снеговых нагрузок на грунт // Доклады

60-й Конф. профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета /СПбГАСУ. Ч. 1. СПб., 2003. С. 108–111.

13. Ледовской И. В. Анализ случайного процесса накопления снега на грунте // Вестник гражданских инженеров. 2005. №3 (4) С. 29–35.

14. Ледовской И. В. К анализу норм снеговых нагрузок на грунт // Докл. 58-й науч. конф. профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета /СПбГАСУ. Ч. I. СПб., 2001. С. 99–100.

15. Ледовской И. В., Павлов В.А. К вопросу о снижении снеговой нагрузки на покрытия зданий за счет таяния снега // Надежность и качество строительных конструкций. Куйбышев, 1982. С. 137–142.

16. Ледовской И. В. К выбору модели накопления снега на грунте // Будущее гляциосферы в свете меняющегося климата. Гляциологический симпозиум: тез. // Ин-т географии РАН, гляциологическая ассоциация. Пущино. 2002. С. 7.

17. Ледовской И. В., Лобанова Г.В. К расчету массы снега на грунте// Материалы гляциологических исследований / АН СССР. Ин-т географии. 1990. Вып. 69. С. 161–166.


загрузка...