Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методика оценки снеговых нагрузок и ее использование для актуализации и гармонизации строительных норм и правил

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Методика оценки снеговых нагрузок и ее использование для актуализации и гармонизации строительных норм и правил"

На правах рукописи

Медвинский Георгий Алексеевич

Методика оценки снеговых нагрузок и ее использование для актуализации и гармонизации строительных норм и правил

Специальность 25.00.30. - метеорология, климатология, агрометеорология

• АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

г 8 НОЯ 2013

Санкт-Петербург 2013

005541237

005541237

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Наиболее важной нормативной климатологической информацией в строительстве являются данные об атмосферных нагрузках на здания и сооружения. Эти данные содержатся в строительных нормах и правилах (СНиП), которые до конца 80-х годов XX века имели законодательный характер, то есть выполнение всех норм, используемых в них, было обязательным, а неисполнение каралось законом. В начале 90-х годов в связи со стремлением вступить в ВТО, в России было принято постановление правительства, в соответствии с которым СНиП приобрели только рекомендательный характер. Однако за последние годы произошел ряд обрушений зданий, связанных с неучетом климатических нормативных параметров. Поэтому в 2010 году было принято новое постановление (№384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений») о том, что вводится регламент, который устанавливает обязательное применение строительных правил.

Регламент предписывает обязательное следование данным СНиП. Предлагается актуализировать и гармонизировать данные преобразования СНиП, т.е. обновление содержащейся в них информации и включение принятых в Европе, новых климатических параметров, что имеет чрезвычайно большое значение для экономики России. Использование данных, актуализированных и гармонизированных с Еврокодами СНиП, повышает экономическую эффективность и надежность строительства зданий и сооружений. Кроме того, поскольку учитываются произошедшие изменения климата, новые СНиП (теперь СП — строительные правила) являются важнейшим адаптационным мероприятием к изменению климата.

Снеговые нагрузки - наиболее сложная разновидность атмосферных нагрузок, т.к. касается очень многих объектов строительства (всего жилого фонда, энергетических сооружений, а также объектов военно-промышленного и сельскохозяйственного строительства). Следует также отметить, что образование снеговых нагрузок зависит от многих климатических факторов, требующих специальных достаточно сложных исследований.

Поскольку у пользователей информации о снеговых нагрузках возникают дополнительные вопросы, важно иметь приложения к СП с рядом рекомендаций по использованию климатических характеристик снеговых нагрузок. В диссертации это сделано в виде раздела «Рекомендации к климатическому обслуживанию». Таким образом, результаты проведенных исследований являются весьма актуальными и могут считаться серьезным вкладом в решение важной государственной проблемы.

Цель работы: на основании анализа условий формирования снеговых нагрузок разработать методику расчета параметров снеговых нагрузок и ввести

1/1

их в качестве нормативов в актуализированные и гармонизированные сборники правил строительства зданий и сооружений.

Поставленная цель требует решения следующих основных задач:

- рассмотреть основные закономерности образования снежного покрова у земли и на уровне кровель зданий;

- оценить влияние метеорологических факторов на процессы образования снеговых нагрузок на кровли зданий, включая снегоперенос, снеготаяние, возникновение ледяной корки и висячих наледей на крышах зданий;

- разработать методику нормирования снеговых нагрузок;

- рассчитать нормативные значения снеговых нагрузок на поверхность земли для актуализации СНиП и создания строительных правил-(СП);

- составить усовершенствованную карту снеговых нагрузок в связи с гармонизацией СП;

- разработать рекомендации по определению расчетных снеговых нагрузок, при отсутствии в месте строительства данных о снеговых нагрузках в СП для оперативного обслуживания экономики России.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- оценка вклада различных климатических факторов формирования снеговых нагрузок;

- разработка методики расчета снеговых нагрузок в целях актуализации и гармонизации СНиП;

- районирование территории России по нормативным снеговым нагрузкам;

составление рекомендаций для оперативного обслуживания строительства.

Новизна научной работы состоит в следующем:

- на основе выполненных исследований составлены новые климатические карты нормативных значений нагрузок снегового покрова для национальных приложений к Еврокодам;

- составлены впервые рекомендации по определению расчетных снеговых нагрузок для климатологического обслуживания строительства зданий и сооружений;

- показана необходимость корректировки в современных условиях данных о ледяной корке;

- получен вывод о преобладании на территории России уменьшения снеговых нагрузок над ростом;

- обнаружено наличие исключительных (занормативных) нагрузок, которые не введены в Национальное Приложение к Еврокоду и указана необходимость их введения;

- показаны особенности воздействия снеговых нагрузок на мягкие кровли.

Таблица 1

Оценки линейного тренда количества оттепелей за период 1936-2010 гг

станция Ь (1 Д

Архангельск 0.7 2 5

Санкт-Петербург 0.9 2 6

Москва 0.7 1 5

Ростов-на-Дону -0.3 0 -2

Казань 2.6 26 19

Екатеринбург 2.6 35 19

Омск ' 2.2 31 16

Иркутск 2.2 25 16

Якутск 0.3 8 2

Полины Осипенко 0.2 1 2

Ключи 0.3 4 3

Владивосток 0.8 4 6

Примечание: Ъ — коэффициенты линейного тренда (°С/10 лет); (1- доля суммарной дисперсии (%), объясненная трендом, - А —суммарное изменение числа дней с оттепелью за указанный период, соответствующее линейному тренду.

Как следует из графиков временные ряды количества оттепелей получены за период 1936-2010 гг. Этот период принят в связи с тем, что большинство станций в России имеют наиболее полные и однородные ряды за последние 75 лет. Линейные тренды получены методом наименьших квадратов. Коэффициент линейного тренда следует интерпретировать как среднюю скорость увеличения (или уменьшения, если тренд отрицательный) исследуемой переменной на рассматриваемом отрезке времени.

Как следует из анализа графиков трендов, представленных в приложениях, число оттепелей на большей части территории России увеличивается, что естественно связано с глобальным потеплением.

Сделана попытка найти связь между твердыми осадками и характеристиками снежного покрова. Работа в данном направлении имеет очень

разброс значений ВСП. В регламенте предлагается для более детального расчета снеговой нагрузки в отдельных пунктах, особенно для ответственных сооружений, обращаться для уточнения снеговых нагрузок в подразделения Росгидромета (УГМС и ФГБУ ГГО).

Помимо актуализации в настоящее время проводится гармонизация отечественных строительных норм и правил с положениями Еврокода и ИСО (стандартов Международной организации по стандартизации). Для выполнения гармонизации по территории РФ были изучены Еврокод (Еврокод 1: Воздействия на сооружения - Часть 1-3: Основные воздействия — Снеговые нагрузки) и международный строительный код, разработанный в США (IBC -International Building Code).

Еврокод имеет несколько основных особенностей по сравнению с нашим основным нормативным документом - строительными нормами и правилами. Во всех частях Еврокода есть общая техническая и климатическая информация. Все положения Еврокода разделяются на две категории:

- принципы, представляющие собой положения, обязательные для выполнения

- правила, которые могут изменяться в национальных приложениях

Еврокод содержит большое количество этих правил. На данный момент

разработан проект национальных приложений, где учитываются основные положения Еврокода: «Национальное приложение к Еврокоду EN 1991 «Воздействия на здания и сооружения», в том числе части 1991-1-3 «Основные воздействия - Снеговые нагрузки». В национальное приложение по снеговым нагрузкам входит построенная в соответствии с указанными выше правилами карта (рис.2)

Рис. 2. Карта снеговых нагрузок, гармонизированных с Еврокодом