Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
СПб: СПбГАСУ, 2008. — 325 с.
05.23.17 - Строительная механика Цели исследований. Указанные выше проблемы и предмет исследований позволяют сформулировать цели исследований следующим образом:
- исследование максимальных снеговых нагрузок на грунт;
- разработка математической модели СП накопления снега на грунте;
- определение распределения вероятностей снеговой нагрузки на пологом покрытии, а также зависимости параметров распределения от средней скорости ветра за три наиболее холодных месяца (декабрь, январь, февраль);
- учет сноса и перераспределения снега под воздействием ветра на некоторых пространственных покрытиях зданий;
- экспериментально-теоретическое моделирование структуры снега для определения коэффициента теплопроводности;
- разработка модели таяния снега на покрытии отапливаемого здания под действием тепла, выделяемого кровлей;
- создание новой методики определения расчетных и нормативных значений снеговых нагрузок на грунт и покрытия зданий. Задачи исследований. Сформулированные выше цели исследований и математическая гипотеза логически определили основные задачи исследований:
Проверка независимости ежегодных максимумов снеговых нагрузок на грунт, образующих временной ряд. (Временным рядом называется выборка ежегодных максимумов веса снега за n зим наблюдений, а тренд временного ряда – это плавно изменяющаяся закономерная компонента ряда, описывающая чистое влияние долговременных факторов, эффект которых сказывается постепенно.) Проверка предположения о значимости тренда временного ряда снеговых нагрузок по второй половине ХХ века в связи с потеплением климата. Анализ резко выделяющихся декадных приращений. Проверка независимости и однородности центрированных декадных приращений, составляющих массив исходных данных. Проверка равенства дисперсий декадных приращений и интервальное оценивание дисперсий декадных приращений. Проверка случайного нестационарного процесса накопления снега на наличие стационарной фазы. Вывод формулы для коэффициента сноса снега ветром с пологого покрытия. Разработка структурной модели снежного покрова и вывод формулы для коэффициента теплопроводности снега. Определение потерь тепла через покрытие отапливаемого здания. Создание методики назначения расчетных и нормативных значений снеговой нагрузки на грунт и покрытия зданий. Научная новизна работы.
1 Предложена методика выявления тренда снеговых нагрузок на грунт в связи с потеплением климата. Методика включает проверку значимости линейной модели тренда методами регрессионного анализа и инверсий.
2 Установлено, что в Ленинградской области из-за потепления климата в второй половине ХХ в. возник тренд максимальных снеговых нагрузок.
3 В Санкт-Петербурге в течение ХХ века из-за возрастания выброса парниковых газов и аэрозолей в атмосферу увеличивался парниковый эффект. Поэтому, несмотря на увеличение зимних осадков во второй половине ХХ века, в Санкт-Петербурге отсутствовал тренд снеговых нагрузок.
4 Выдвинута математическая гипотеза, что накопление веса снега на грунте – это случайный процесс с независимыми декадными приращениями.
5 Разработана модель нестационарного процесса накопления снега на грунте, основанная на указанной выше математической гипотезе. Эта модель предполагает нормальное распределение веса снега в конце любой из декад устойчивого снежного покрова. Процесс накопления может включать и стационарную фазу.
6 Предложена методика назначения нормативных и расчетных значений снеговых нагрузок на грунт.
7 Получена эмпирическая зависимость между приращениями веса снега на грунте и пологом покрытии, учитывающая среднюю скорость ветра. В результате численного моделирования установлено, что в период устойчивого снежного покрова снеговые нагрузки на пологое покрытие здания, как и на грунт, имеют нормальный закон распределения вероятностей.
8 Найдено уточненное выражение для коэффициента сноса снега ветром с пологого покрытия. Это выражение одновременно является коэффициентом пропорциональности между параметрами распределений вероятностей снеговых нагрузок на грунт и покрытие здания.
9 Предложена структурная модель снежного покрова. На основе этой модели получена формула для расчета среднего значения коэффициента теплопроводности снега.
10 Разработана модель таяния снега на покрытии отапливаемого здания за счет тепловыделения кровли. Практическая значимость выбранной темы. Результаты исследования можно использовать в следующих направлениях:
1 Усовершенствовать нормирование снеговых нагрузок на грунт и покрытия зданий в СНиП «Нагрузки и воздействия»;
2 Дать обоснованную вероятностную оценку запасов воды в снежном по-крове 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.
05.23.17 - Строительная механика Цели исследований. Указанные выше проблемы и предмет исследований позволяют сформулировать цели исследований следующим образом:
- исследование максимальных снеговых нагрузок на грунт;
- разработка математической модели СП накопления снега на грунте;
- определение распределения вероятностей снеговой нагрузки на пологом покрытии, а также зависимости параметров распределения от средней скорости ветра за три наиболее холодных месяца (декабрь, январь, февраль);
- учет сноса и перераспределения снега под воздействием ветра на некоторых пространственных покрытиях зданий;
- экспериментально-теоретическое моделирование структуры снега для определения коэффициента теплопроводности;
- разработка модели таяния снега на покрытии отапливаемого здания под действием тепла, выделяемого кровлей;
- создание новой методики определения расчетных и нормативных значений снеговых нагрузок на грунт и покрытия зданий. Задачи исследований. Сформулированные выше цели исследований и математическая гипотеза логически определили основные задачи исследований:
Проверка независимости ежегодных максимумов снеговых нагрузок на грунт, образующих временной ряд. (Временным рядом называется выборка ежегодных максимумов веса снега за n зим наблюдений, а тренд временного ряда – это плавно изменяющаяся закономерная компонента ряда, описывающая чистое влияние долговременных факторов, эффект которых сказывается постепенно.) Проверка предположения о значимости тренда временного ряда снеговых нагрузок по второй половине ХХ века в связи с потеплением климата. Анализ резко выделяющихся декадных приращений. Проверка независимости и однородности центрированных декадных приращений, составляющих массив исходных данных. Проверка равенства дисперсий декадных приращений и интервальное оценивание дисперсий декадных приращений. Проверка случайного нестационарного процесса накопления снега на наличие стационарной фазы. Вывод формулы для коэффициента сноса снега ветром с пологого покрытия. Разработка структурной модели снежного покрова и вывод формулы для коэффициента теплопроводности снега. Определение потерь тепла через покрытие отапливаемого здания. Создание методики назначения расчетных и нормативных значений снеговой нагрузки на грунт и покрытия зданий. Научная новизна работы.
1 Предложена методика выявления тренда снеговых нагрузок на грунт в связи с потеплением климата. Методика включает проверку значимости линейной модели тренда методами регрессионного анализа и инверсий.
2 Установлено, что в Ленинградской области из-за потепления климата в второй половине ХХ в. возник тренд максимальных снеговых нагрузок.
3 В Санкт-Петербурге в течение ХХ века из-за возрастания выброса парниковых газов и аэрозолей в атмосферу увеличивался парниковый эффект. Поэтому, несмотря на увеличение зимних осадков во второй половине ХХ века, в Санкт-Петербурге отсутствовал тренд снеговых нагрузок.
4 Выдвинута математическая гипотеза, что накопление веса снега на грунте – это случайный процесс с независимыми декадными приращениями.
5 Разработана модель нестационарного процесса накопления снега на грунте, основанная на указанной выше математической гипотезе. Эта модель предполагает нормальное распределение веса снега в конце любой из декад устойчивого снежного покрова. Процесс накопления может включать и стационарную фазу.
6 Предложена методика назначения нормативных и расчетных значений снеговых нагрузок на грунт.
7 Получена эмпирическая зависимость между приращениями веса снега на грунте и пологом покрытии, учитывающая среднюю скорость ветра. В результате численного моделирования установлено, что в период устойчивого снежного покрова снеговые нагрузки на пологое покрытие здания, как и на грунт, имеют нормальный закон распределения вероятностей.
8 Найдено уточненное выражение для коэффициента сноса снега ветром с пологого покрытия. Это выражение одновременно является коэффициентом пропорциональности между параметрами распределений вероятностей снеговых нагрузок на грунт и покрытие здания.
9 Предложена структурная модель снежного покрова. На основе этой модели получена формула для расчета среднего значения коэффициента теплопроводности снега.
10 Разработана модель таяния снега на покрытии отапливаемого здания за счет тепловыделения кровли. Практическая значимость выбранной темы. Результаты исследования можно использовать в следующих направлениях:
1 Усовершенствовать нормирование снеговых нагрузок на грунт и покрытия зданий в СНиП «Нагрузки и воздействия»;
2 Дать обоснованную вероятностную оценку запасов воды в снежном по-крове 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.